背景技术:
现有同类氨-肥法脱硫技术存在的不足如下:
氨法脱硫目前大部分工艺采用塔内结晶氨法技术,塔内结晶氨法技术可分为填料塔和空塔两种,该技术属于第二代氨法脱硫技术。
第二代氨法脱硫基本采用塔内结晶,这样可大大降低了循环浆液的脱硫效率。填料塔因此而产生,填料塔的原理是利用装在塔体中部的填料来增加循环液与烟气的接触时间和面积。在同等脱硫效率的前提下,降低了脱硫塔的高度和循环浆液的循环量。其缺点首先是填料选择、成本、安装、维修的问题。因塔内含有结晶物,填料堵塞是难以避免,堵塞后如何清理也是一个技术难题。又因为填料的存在,使得烟气阻力增大,系统压降过大,烟气增压所消耗的电能增加。
空塔技术采用增大循环量的办法,来达到脱硫效率的目的。塔内压降很低,不会有堵塞问题产生。增大喷淋也有效的降低了塔高。从造价、维护、运行上具有一定的优势。
塔内结晶氨法技术存在以下缺陷:
1)因吸收液中亚硫酸铵和硫酸铵是共混的,在氧化段不能将亚硫酸铵全部氧化成硫酸铵。尤其是空塔技术,浓缩段和吸收段没有分界,底部的储液池既是氧化槽,同时又是结晶槽,溶液浓度为45%(wt),而亚硫酸铵最佳氧化浓度为20%,该技术的亚硫酸铵氧化率最多为50%,因此造成硫铵产品中含有大量的亚硫酸铵成分,该工艺生产的硫酸铵产品品质很低。亚硫酸铵没有任何肥效,而且很不稳定,用在农田里很容易烧苗。
2)脱硫塔内循环液中由于含有大量的硫酸铵,硫酸铵对SO2没有吸收作用,造成塔内汽液比增大,动力消耗增大,导致运行成本增加。
3)填料塔技术因降温段与吸收段距离短,烟气温度不能降低到吸收温度(一般为50℃),造成在吸收段继续将吸收液浓缩,因此在填料上很易形成结晶,造成填料偏流或压垮填料床。
发明内容:
针对现有技术中存在的问题,本发明提出了一种低能耗高效率的锅炉烟气脱硫工艺,以解决现有技术能耗高,副产品品质低,对烟气含尘量要求严及填料结晶等问题。本工艺流程设计合理,脱硫率高,回收的硫铵产品品质纯净,且没有三废排放。
本发明采用如下的技术方案来实现:
这种低能耗高效率的锅炉烟气脱硫工艺,包括下列步骤:
1)氨水制备
2)填料塔脱硫吸收
3)亚硫酸铵氧化
4)硫酸铵溶液浓缩
5)硫酸铵溶液分离、提纯、回收
在上述技术方案中氨水要在氨水配置罐中配置,氨水的浓度为8~20%,配置好的氨水通过泵送入脱硫塔底部。
高温烟气(130-140℃)经过电除尘后由入口挡板门进入硫铵浓缩塔,与来自氧化浆液排出泵的硫铵溶液逆流接触换热,使烟气温度降低到50℃-70℃后进入脱硫塔,与塔底循环泵来的亚硫酸铵发生反应,反应过程如下:
2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3 (1)
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3 (2)
NH4HSO3+2NH3=2(NH4)2SO3 (3)
正常吸收工艺控制是按(2)、(3)反应循环进行,脱硫吸收液成微酸性,PH控制在5.8~6.2之间,吸收液浓度控制在25~30%,液气比设计为2.5~5。脱硫塔设计成填料塔,塔顶有两层除雾器,防止液滴腐蚀烟道。
塔底的亚硫酸铵溶液通过吸收塔排出泵送到氧化塔,与鼓风机来的空气进行反应,氧化塔内的主要反应为:
(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4
NH4HSO3+1/2O2=NH4HSO4
NH4HSO4+(NH4)2SO3=(NH4)2SO4+NH4HSO3
自吸收塔来的亚硫酸铵从氧化塔底部进入氧化塔,亚硫酸铵溶液从塔的底部自下而上流动,氧化空气与亚硫酸铵液并流流动,亚硫酸铵与空气中的氧接触,被氧化成硫酸铵。塔内设有四块筛板,用以将空气气泡破碎,增加气液接触面积。溶液到达氧化塔顶部后经下液管送到浓缩塔循环液槽。氧化塔内硫酸铵的浓度控制在25-30%,氧化率在95%以上。
浓缩塔循环液槽内的硫酸铵溶液经浓缩塔给料泵送至浓缩塔顶部喷嘴,硫酸铵溶液和自塔底来的烟气逆流接触,将溶液浓缩,液体浓度达到45%以上,并有硫酸铵晶体析出。因此,在浓缩塔底部设有液体扰动装置,以防止在塔底部产生结晶沉积。浓缩后的硫酸铵溶液由硫酸铵浆液排出泵送往硫铵制备工段的悬液分离器进行固液分离,分离出的晶体硫酸铵经旋流器和离心机脱水,使含水率<5%,然后送入干燥器干燥,使含水率<1%。液相全部返回浓缩塔循环液槽,含水率<1%的硫铵产品包装后作为成品出售。
本发明将起到以下积极效果:
1、脱硫率高,脱硫率>96%,同时有脱氮的效果,脱硝率可达35%以上。
2、本技术运行成本低,蒸汽消耗是传统氨-肥法工艺的20%,电耗是氨-肥法工艺的40%,硫铵回收产生可观的“正效益”,符合国家倡导的循环经济和可持续发展。
3、副产品为高纯度的硫铵晶体(满足硫酸铵GB535-1995),不含亚硫酸铵成分。
4、本工艺氨的逃逸率低,无三废排放,不对环境造成二次污染。
5、本工艺因吸收液浓度为25~30%,远低于亚硫铵在操作温度下的结晶析出温度,因此在填料床不会产生结晶现象。
6、本工艺因吸收液不含硫铵,吸收推动力高,液气比低。
具体实施方式:
本技术采用氨水作为吸收剂,将液氨转化成8~20%的氨水。
锅炉来的热烟气经电除尘后由入口挡板门进入硫铵浓缩塔,在脱硫装置的进口和出口各设一个双挡板隔离门,在旁路烟道上设一个可调节旁路挡板门,用于事故状态或检修时用。硫酸铵溶液由硫铵循环槽的底部用泵喷入硫酸铵浓缩塔,与热烟气逆流接触,烟气被降温至50-70℃后进入脱硫塔,硫酸铵溶液中的水分被高温烟气蒸发,硫酸铵溶液因此而浓缩至饱和状态后在浓缩塔底部集中,待溶液浓度达到45%以上时,由硫铵浆液排出泵送入旋流器进行固液分离。
启动脱硫循环泵将吸收塔塔底的吸收液喷淋到填料层上,与来自硫铵浓缩塔的烟气在填料段逆流接触,控制塔内的液汽比为2.5~5,使SO2与亚硫酸铵反应,脱硫后的烟气经过塔顶两级除雾器后进入烟囱排放。塔顶除雾器定期用工艺水清洗,以减小系统阻力,塔底液由吸收塔排出泵送到氧化塔。
在氧化塔内来自氧化风机的空气与吸收塔排出泵送来的亚硫酸铵溶液反应,为了保证氧化率,氧化空气的量要高于理论值的数倍,塔底设置循环泵,当氧化塔内顶部液位达到40~50%时,打开汽液联通管上的阀门,使硫铵溶液进入到缓冲罐。
经过烟气浓缩后的硫酸铵溶液由硫铵浆液排出泵送到旋流器进行固液分离,分离出的晶体硫酸铵通过下部的离心机脱水,含水率小于5%的晶体送到干燥器,进一步脱水至水含量小于1%,经过螺旋给料机送到包装机包装成袋入库,完成整个过程。旋流液和离心液则用泵送到硫铵循环液槽,进行循环浓缩。