某熱電廠3×130t/h鍋爐硫酸脫硫方案淺析

王志強(qiáng)

摘要：本文首先分析了國(guó)家環(huán)保政策對(duì)現(xiàn)有企業(yè)帶來的影響，其次對(duì)某熱電廠鍋爐煙氣脫硫改造必要性進(jìn)行了分析，然后重點(diǎn)介紹了某熱電廠鍋爐硫酸脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，最后對(duì)硫酸脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：氨法;煙氣; 硫酸

Analysis of 3*130t/h boilerss?acid desulphurization scheme for thermal power plant

Wang zhiqiang

（GuiyangAluminum Magnesium Design and Research Institute，

Guiyang 550081，China）

Abstract：?In this paper， the influence of the national environmental policy on the existing enterprises is analyzed. Secondly， the necessity of the flue gas desulfurization transformation of a thermoelectric plant is analyzed， and then the design scheme and the economic and technical indexes of the sulphuric acid desulfurization system of a thermal power plant are introduced. Finally， the sulphuric acid desulphurization system is summarized.

Keywords：?Ammonia desulphurization; flue gas; ammonia sulphate

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保排放要求的日益嚴(yán)格，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的是基本國(guó)策，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，形成人與自然和諧發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)新格局是必然趨勢(shì)。2+26城市率先執(zhí)行超低排放，即大氣污染物排放濃度SO₂小于35mg/m³，顆粒物小于5mg/m³，氮氧化物50mg/m³.對(duì)于一些已建企業(yè)因環(huán)保問題不達(dá)標(biāo)，隨時(shí)有關(guān)停的危險(xiǎn)。進(jìn)行脫硫系統(tǒng)改造迫在眉睫，非常必要。

某熱電廠有3×130t/h鍋爐，煙氣量約230000Nm³/h.，鍋爐采用的是高硫煤，SO₂濃度高達(dá)11000mg/Nm³，原建設(shè)有循環(huán)半干法系統(tǒng)，但隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，原有排放指標(biāo)已不能滿足環(huán)保要求。若不進(jìn)行改造，將對(duì)進(jìn)行下游企業(yè)造成巨大的影響，造成下游企業(yè)生產(chǎn)成本增加;并且若關(guān)停，考慮到全廠人工工資及附加、折舊費(fèi)，將對(duì)熱電廠巨大的損失。所以，為排除環(huán)保不達(dá)標(biāo)被停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)、為降低下游企業(yè)生產(chǎn)成本，進(jìn)行煙氣脫硫技改非常緊迫、非常必要。

本論文基于該熱電廠原始條件，對(duì)脫硫技改方案選擇進(jìn)行淺析。

一、工程方案的確定

（一）設(shè)計(jì)條件

煙氣成分：

煙氣溫度：120℃

引風(fēng)機(jī)出口煙氣壓力：2 kPa

煙氣量：正常運(yùn)行值：230000Nm3/h（濕標(biāo)，共3臺(tái)）

經(jīng)爐內(nèi)脫硫后煙氣SO₂含量：正常運(yùn)行值：1750mg/Nm³（濕標(biāo)）

經(jīng)布袋除塵器吸收塔入口煙氣粉塵含量：5mg/Nm³;

（二）性能保證值

排放限值：顆粒物：5mg/Nm³;SO₂：35mg/Nm³;

二、改造方案介紹

在進(jìn)行脫硫方案選擇的時(shí)候，首先需考慮脫硫劑的來源及副產(chǎn)物的處理。因本工程附近就有化工廠，原料液氨比較充足，附近有化肥廠，高價(jià)值的化肥可有效回收，所以采用氨法煙氣脫硫技術(shù)回收煙氣中的SO₂，生產(chǎn)高價(jià)值的化肥，脫硫原料成本完全可以從回收產(chǎn)品中得到抵扣，甚至有利可圖，而且投資低，運(yùn)行成本低，占地面積小，不產(chǎn)生二次污染，沒有廢水，沒有廢渣。氨法與鈣法具有明顯的區(qū)別。氨法屬于回收法，鈣法屬于拋棄法，同時(shí)石灰石-石膏法每脫一噸硫會(huì)產(chǎn)生二噸CO₂，造成地球溫室效應(yīng)的加重。而且，拋棄法的缺點(diǎn)是消耗新的自然資源、產(chǎn)生新的廢棄物和污染物，具有明顯的二次環(huán)境問題。另外，與鈣法現(xiàn)比，氨法投資低、能耗低，建設(shè)工期短，當(dāng)然成本也低。這就是氨法系統(tǒng)在這個(gè)熱電廠選擇。

（一）氨法脫硫的原理

煙氣脫硫是一個(gè)十分典型的化工過程，它基于堿性脫硫劑與酸性SO₂之間的化學(xué)反應(yīng)。堿性脫硫劑包括石灰石（石灰）、純堿（燒堿）、氧化鎂和氨，分別可稱為鈣法、鈉法、鎂法和氨法。本工程高硫氨法脫硫技術(shù)中，反應(yīng)原理為：

SO₂+xNH₃+H2O=?（NH₄）xH_2-xSO₃（1）

（NH₄）xH_2-xSO₃+x/2H₂SO₄=x/2（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O（2）

SO₂+1/2O₂+H₂O=H₂SO₄（硫酸）+熱量 （3）

（NH₄）_XH_2-XSO₃+1/2O₂+（2-x）NH₃=（NH₄）₂SO₄（硫銨） （4）這個(gè)反應(yīng)中，相當(dāng)于回收的全部SO₂變?yōu)榱蜾@及硫酸。

這是回收法，其明顯特點(diǎn)是：無二次廢渣、廢水和廢氣污染; 回收SO2，生產(chǎn)硫銨，實(shí)現(xiàn)SO₂回收價(jià)值的最大化。

（二）本工程氨法脫硫的特點(diǎn)

煙氣經(jīng)過從脫硫塔頂進(jìn)入脫硫塔，與循環(huán)回來的吸收液并流向下，通過傳質(zhì)結(jié)構(gòu)層，吸收SO₂后，煙氣再經(jīng)過除沫器后進(jìn)入煙囪。吸收液進(jìn)入塔底的氧化結(jié)晶池，氧化和結(jié)晶為固體硫銨。再氧化結(jié)晶池中有鼓入的空氣，使吸收SO₂得到的亞硫酸銨得到氧化。

飽和并有硫銨結(jié)晶料漿的混合液體中，固體硫銨的含量再10-15%之間，經(jīng)過泵送到液體漩流增稠器，濃度提高到40-50%之間，再進(jìn)入過濾機(jī)，經(jīng)干燥得到含水量小于0.5%的結(jié)晶硫銨，作為產(chǎn)品。

煙氣再進(jìn)入除水段，離開脫硫塔，煙氣溫度為50℃，進(jìn)入煙囪排放。

循循環(huán)吸收液包含有硫酸銨和亞硫酸銨，硫酸銨濃度大于50%，并且含10-20%的固體。可以保證出口SO₂含量小于35mg/Nm³。

循環(huán)吸收液一部分進(jìn)入硫酸工段。在硫酸裝置主要進(jìn)行了兩個(gè)反應(yīng)過程，一是吸收液中的亞硫銨與裝置內(nèi)部產(chǎn)生的硫酸反應(yīng)生成濃度大于10%的二氧化硫氣體和基本上不含亞硫銨的硫銨料漿。硫銨料漿回到脫硫塔。SO₂依次進(jìn)入干燥，氧化反應(yīng)器，再進(jìn)入吸收塔，氧化效率控制在95-97%之間，得到濃度93-98.5%的高品質(zhì)濃硫酸，剩余未完全氧化的SO₂尾氣進(jìn)入脫硫塔的煙氣進(jìn)口，再吸收。生成的濃硫酸一部分，一般在60-80%之間與亞硫銨反應(yīng)生成硫銨，剩余20-40%作為一種產(chǎn)品向外出售。

從硫酸裝置出來的硫銨回到脫硫塔的底部，稱為結(jié)晶池。結(jié)晶池有攪拌器，促進(jìn)晶體生長(zhǎng)，同時(shí)起懸浮作用，防止固體硫銨沉積在底部。當(dāng)固體硫銨達(dá)到一定濃度時(shí)，可從循環(huán)管路，或者單獨(dú)設(shè)置硫銨漿料泵抽取硫銨漿料，到硫銨工段。

硫銨工段包括水力濃縮器，離心機(jī)和干燥機(jī)，再包裝為成品硫銨化肥，可作為復(fù)合肥的原料，或者作為化肥直接使用。分離剩余的母液回到脫硫塔，干燥產(chǎn)生的干燥廢氣進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)過吸收液洗滌后與煙氣混合排到煙囪。

由離心機(jī)離出來的晶體硫銨含水量小于5%，干燥機(jī)出來的硫銨含水量為1.0%以下的化肥級(jí)硫銨，計(jì)量包裝后，進(jìn)入硫銨成品料倉(cāng)，外運(yùn)銷售。

在以上的過程中，本氨法脫硫采用特殊手段控制解決了以下四個(gè)問題：

①氨的易揮發(fā)性②亞硫酸銨氧化的困難③硫銨結(jié)晶④控制亞硫銨氣溶膠

（三）氨法脫硫主要系統(tǒng)

（二）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

四、結(jié)論

顯然，該項(xiàng)目作為環(huán)保項(xiàng)目，由于采用了可以生產(chǎn)硫銨及硫酸的回收法，在液氨價(jià)格2000元/噸的情況下，每年硫銨銷售收入1022萬元，作為脫硫費(fèi)用抵扣，使得脫硫成本降低，成為一個(gè)環(huán)保節(jié)能十分優(yōu)異的生產(chǎn)項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳忠標(biāo).氨法煙氣脫硫工藝試驗(yàn)研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010（2）.

[2]魯泳等.天津堿廠4#高壓鍋爐氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用總結(jié).去昂氮肥行業(yè)環(huán)保工作經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)資料匯編，2007，14-151.

[3]楊莉等.氨法煙氣脫硫吸收過程的模擬計(jì)算.河南化工，2003（5）.

[4]周英霞.安法脫硫在2×800kt/a硫磺制酸尾氣處理中的應(yīng)用.硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2011.

[5]王文寶等.蘇中熱電廠環(huán)保氨法脫硫?qū)嵗治?污染防治技術(shù)，2007.