燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝技術研究
目前(qian)國內(nei)(nei)煙氣(qi)脫硫除塵工藝(yi)較為(wei)成熟，但在氣(qi)溶膠(jiao)、氨逃(tao)逸、脫硫除塵效(xiao)率(lv)與(yu)超低排(pai)放上仍然存在一定的問題。為(wei)解(jie)決這些問題，對(dui)塔(ta)內(nei)(nei)循環、可控(kong)氧化率(lv)、旋流凝(ning)并、氣(qi)液均布等技術環節(jie)進行(xing)研究與(yu)試(shi)驗(yan)，從研究和試(shi)驗(yan)結果看，SO2濃(nong)度 ＜ 35mg /m3、顆粒物濃(nong)度 ＜ 10mg/m3，氨回(hui)收率(lv)可達到 99% ，滿足國家環保(bao)標(biao)準、超低排(pai)放與(yu)節(jie)能減(jian)排(pai)的要求。
關鍵詞：煙氣脫硫；除塵；工藝技術；污染物排放；超低排放
生態(tai)文(wen)明(ming)建設是關(guan)系(xi)中(zhong)華民族永續發展的(de)(de)(de)(de)根本大計，黨中(zhong)央把(ba)生態(tai)文(wen)明(ming)建設作(zuo)為統籌(chou)推(tui)(tui)進 “五位一體”總體布局和(he)協調推(tui)(tui)進 “四(si)個全面” 戰略布局的(de)(de)(de)(de)重要內(nei)容。環境保護(hu)作(zuo)為生態(tai)文(wen)明(ming)建設的(de)(de)(de)(de)重要組成部分(fen)，對(dui)生態(tai)文(wen)明(ming)建設、建設美麗中(zhong)國起著至(zhi)關(guan)重要的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，在這一背景下，近年(nian)來我國有(you)關(guan)環保標準更(geng)新(xin)迅(xun)速，對(dui)污染(ran)物的(de)(de)(de)(de)排(pai)放要求(qiu)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)嚴格，對(dui)鍋爐煙(yan)氣(qi)更(geng)是提出了(le)超低(di)排(pai)放的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，企業所(suo)面臨的(de)(de)(de)(de)環保形勢(shi)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)嚴峻(jun)。雖然(ran)煙(yan)氣(qi)脫硫(liu)工藝經過幾十年(nian)的(de)(de)(de)(de)探索(suo)、實踐與完善已較為成熟，但在氣(qi)溶膠(jiao)、氨逃逸、脫硫(liu)除(chu)塵效(xiao)(xiao)率與滿足超低(di)排(pai)放上仍然(ran)存在一定的(de)(de)(de)(de)問題(ti)，本文(wen)針對(dui)這些問題(ti)，進行了(le)一些研究和(he)改(gai)進，改(gai)進效(xiao)(xiao)果明(ming)顯。
1 燃煤鍋爐煙氣組分分析
燃煤鍋爐以煤為熱(re)源(yuan)，煤在燃燒(shao)過程中(zhong)(zhong)產生大量的(de)煙(yan)氣，燃煤鍋爐煙(yan)氣中(zhong)(zhong)主要污染(ran)物為 SO2、顆(ke)粒(li)(li)物、氮氧化(hua)物。鍋爐煙(yan)氣先經過電除塵器(qi)處理(li)顆(ke)粒(li)(li)物，然(ran)后進入脫硫(liu)系統去(qu)除煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的(de) SO2及少量的(de)顆(ke)粒(li)(li)物 ( 氮氧化(hua)物經脫硝處理(li)后達標排(pai)放(fang)，本文(wen)不(bu)做介紹(shao)) 。
表(biao) 1 鍋爐(lu)煙(yan)氣組分(fen)分(fen)析
2 燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝及存在的問題
2. 1 燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝
氨(an)法脫硫(liu)(liu)工藝采用 20% 氨(an)水(shui)作為吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji)，通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)科學的(de)(de)加(jia)氨(an)方式(shi)(shi)把氨(an)水(shui)注入(ru)到脫硫(liu)(liu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。從(cong)鍋爐引風機(ji)出(chu)來的(de)(de)熱(re)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)煙(yan)(yan)道送(song)入(ru)脫硫(liu)(liu)塔(ta)，熱(re)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)塔(ta)內(nei)迅速降溫(wen)增濕，隨后(hou)(hou)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)逆(ni)流而上，與(yu)(yu)自上而下的(de)(de)漿(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)充(chong)分(fen)(fen)接(jie)觸，循環吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)液(ye)(ye)(ye)(ye)利(li)用高(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)將溶液(ye)(ye)(ye)(ye)進(jin)行(xing)濃縮(suo)，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)集液(ye)(ye)(ye)(ye)器(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)帽(mao)進(jin)入(ru)脫硫(liu)(liu)塔(ta)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)區。在(zai)(zai)脫硫(liu)(liu)塔(ta)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)區內(nei)，向(xiang)上與(yu)(yu)來自加(jia)氨(an)槽(cao)中(zhong)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)液(ye)(ye)(ye)(ye)逆(ni)流接(jie)觸，SO2被(bei)充(chong)分(fen)(fen)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)后(hou)(hou)，通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)集液(ye)(ye)(ye)(ye)器(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)帽(mao)進(jin)入(ru)水(shui)洗除(chu)塵裝置，通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)大量(liang)(liang)清水(shui)洗滌去除(chu)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)夾(jia)帶的(de)(de)硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)以及在(zai)(zai)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)可能產生的(de)(de)微量(liang)(liang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶膠，凈(jing)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)入(ru)除(chu)霧器(qi)去除(chu)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)夾(jia)帶的(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)滴，最(zui)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)線 － 網(wang)式(shi)(shi)濕電除(chu)霧器(qi)除(chu)霧除(chu)塵后(hou)(hou)由(you)塔(ta)頂(ding)直接(jie)煙(yan)(yan)囪排(pai)放。脫硫(liu)(liu)塔(ta)底部的(de)(de)濃縮(suo)循環液(ye)(ye)(ye)(ye)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)濃縮(suo)循環泵送(song)入(ru)脫硫(liu)(liu)塔(ta)濃縮(suo)段與(yu)(yu)高(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)接(jie)觸，利(li)用高(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)將硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)溶液(ye)(ye)(ye)(ye)進(jin)行(xing)濃縮(suo)，得(de)(de)到含固(gu)量(liang)(liang)約為 10% 的(de)(de)硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)漿(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)，由(you)硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)漿(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)排(pai)出(chu)泵送(song)入(ru)后(hou)(hou)處理系(xi)(xi)統(tong)(tong)，經(jing)液(ye)(ye)(ye)(ye)固(gu)分(fen)(fen)離、離心分(fen)(fen)離、干燥后(hou)(hou)，經(jing)過(guo)(guo)(guo)包(bao)裝得(de)(de)到硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)商品。整套(tao)工藝系(xi)(xi)統(tong)(tong)包(bao)括煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)循環系(xi)(xi)統(tong)(tong)、工藝水(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、硫(liu)(liu)酸(suan)銨(an)后(hou)(hou)處理系(xi)(xi)統(tong)(tong)等。
2. 2 氨法脫硫工藝存在的問題
氨(an)(an)(an)法(fa)脫(tuo)硫過程中，氨(an)(an)(an)氣(qi)不(bu)參與(yu)脫(tuo)硫反應(ying)，氨(an)(an)(an)氣(qi)與(yu)鍋爐煙(yan)氣(qi)一(yi)起從(cong)煙(yan)囪(cong)排(pai)出，形成(cheng)氨(an)(an)(an)逃逸(yi)(yi)現(xian)(xian)象(xiang); 分散并懸浮于(yu)大氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)液(ye)體或固體的(de)(de)(de)(de)小質(zhi)點形成(cheng)氣(qi)溶膠現(xian)(xian)象(xiang); 氨(an)(an)(an)法(fa)脫(tuo)硫難點在于(yu)氨(an)(an)(an)逃逸(yi)(yi)和氣(qi)溶膠的(de)(de)(de)(de)控(kong)制以及持續穩定的(de)(de)(de)(de)滿(man)(man)足超(chao)低(di)排(pai)放的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。氨(an)(an)(an)逃逸(yi)(yi)和氣(qi)溶膠的(de)(de)(de)(de)產生帶來脫(tuo)硫凈煙(yan)氣(qi)總(zong)塵(chen)不(bu)能達標(biao)排(pai)放、氨(an)(an)(an)回收率低(di)、經濟損(sun)失(shi)大、煙(yan)氣(qi)嚴重拖尾視覺效果差(cha)等問(wen)題; 在系統運(yun)行過程中，吸收循環系統、吸收劑系統等環節(jie)的(de)(de)(de)(de)持續穩定運(yun)行尤為重要(yao)，任(ren)一(yi)系統出現(xian)(xian)問(wen)題都將導致整個(ge)脫(tuo)硫系統無(wu)法(fa)滿(man)(man)足污染物超(chao)低(di)排(pai)放的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
圖1氨法脫硫(liu)工藝流程簡圖
3 燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝技術的應用與效果
3. 1 單塔多段多循環技術
單塔多段(duan)多循(xun)環(huan)技術(shu)是在多功(gong)能(neng)(neng)(neng)組合脫硫(liu)(liu)(liu)塔內實現(xian)濃(nong)縮、降(jiang)溫(wen)、脫硫(liu)(liu)(liu)、煙(yan)氣的凈化除塵及(ji)除霧等(deng)多種功(gong)能(neng)(neng)(neng)。每級循(xun)環(huan)分別設有獨(du)立的循(xun)環(huan)槽(cao)、噴淋層，形(xing)成相對獨(du)立的閉環(huan)循(xun)環(huan)回(hui)路。根據(ju)不同的功(gong)能(neng)(neng)(neng)，每個(ge)獨(du)立的循(xun)環(huan)運行參數獨(du)立控制，易于(yu)優化和快速調整。吸收氧(yang)化區(qu)硫(liu)(liu)(liu)酸銨(an)(an)濃(nong)度低、pH 值高，有利(li)(li)于(yu) SO2的吸收及(ji)亞硫(liu)(liu)(liu)酸銨(an)(an)的氧(yang)化; 濃(nong)縮區(qu)硫(liu)(liu)(liu)酸銨(an)(an)濃(nong)度高、pH 值低，有利(li)(li)于(yu)硫(liu)(liu)(liu)酸銨(an)(an)的結晶。
3. 2 可控制氧化率技術
將吸收(shou)液(ye)(ye)(ye)和氧化(hua)(hua)液(ye)(ye)(ye)徹底分開，氧化(hua)(hua)液(ye)(ye)(ye)可(ke)保證(zheng)99. 5% 以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)率(lv)(lv)，而(er)吸收(shou)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)率(lv)(lv)可(ke)以(yi)進行(xing)合理控制，在保證(zheng)脫硫效率(lv)(lv)的(de)(de)(de)前提下，降低(di)吸收(shou)液(ye)(ye)(ye)pH 值，從(cong)源頭(tou)上(shang)杜絕(jue)氨逃逸。而(er)吸收(shou)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)低(di)氧化(hua)(hua)率(lv)(lv)又可(ke)以(yi)保證(zheng)在原煙氣參數突(tu)然往上(shang)波動，加氨調節沒及時跟上(shang)的(de)(de)(de)情況下，出口污染物排放濃度不會突(tu)然升高(gao)，從(cong)而(er)避(bi)免 SO2超標(biao)排放，系(xi)統操作彈性大，運行(xing)穩定性好(hao)。
3. 3 旋流凝并技術
在升氣(qi)帽底(di)部(bu)安裝旋流(liu)凝(ning)并(bing)(bing)器(qi)(qi)，通過旋流(liu)凝(ning)并(bing)(bing)器(qi)(qi)將(jiang)由下(xia)(xia)向上的(de)煙氣(qi)產(chan)生旋流(liu)切向力(li)，煙氣(qi)攜(xie)帶的(de)液滴(di)在離心力(li)作(zuo)用下(xia)(xia)，聚(ju)集到凝(ning)并(bing)(bing)器(qi)(qi)側板(ban)，小液滴(di)凝(ning)并(bing)(bing)成(cheng)大液滴(di)，在重力(li)作(zuo)用下(xia)(xia)落到塔(ta)底(di)部(bu)，可大大降(jiang)低硫酸銨溶液的(de)夾帶，提高粉(fen)塵捕集效率。
3. 4 線 － 網式濕電除霧技術
為了確保顆粒(li)(li)物(wu)的達標排放，在脫硫塔頂部高效除(chu)霧(wu)器(qi)(qi)(qi)之上增加一(yi)層線 － 網式濕電(dian)(dian)(dian)除(chu)霧(wu)器(qi)(qi)(qi)，將陽極(ji)板(ban)垂直(zhi)于氣流方向布置，使顆粒(li)(li)物(wu)受到的電(dian)(dian)(dian)場力(li)與引(yin)風力(li)的方向在同一(yi)水平線上，在引(yin)風力(li)與電(dian)(dian)(dian)場力(li)的共(gong)同作用下(xia)，發生顆粒(li)(li)物(wu)及細小霧(wu)滴的凝并(bing)、聚合，形成大的霧(wu)滴，經由絲網除(chu)霧(wu)器(qi)(qi)(qi)去除(chu)，實現(xian)超低排放。同時，采用高壓清洗水槍(qiang)對陽極(ji)板(ban)徑(jing)向沖(chong)洗，無二次揚塵(chen)。試驗證明線 － 網式濕電(dian)(dian)(dian)除(chu)霧(wu)器(qi)(qi)(qi)有優(you)良的去除(chu)顆粒(li)(li)物(wu)、霧(wu)滴、SO3酸霧(wu)滴等作用，除(chu)塵(chen)效率≥80% 。
3. 5 液力噴射攪拌技術
根據氨法脫(tuo)硫漿(jiang)液的(de)物性特點，經過(guo)多次試驗(yan)，采用帶噴(pen)嘴的(de)液力(li)噴(pen)射攪拌(ban)(ban)技術，可(ke)有效避(bi)免(mian)常(chang)規(gui)氣流攪拌(ban)(ban)時泵入口易吸(xi)氣導致(zhi)泵氣蝕(shi)和管道(dao)震動等問題(ti)，噴(pen)射液力(li)攪拌(ban)(ban)覆蓋(gai)這個塔截面，不(bu)會產生局部沉積問題(ti)，避(bi)免(mian)塔底局部集料導致(zhi)的(de)硫銨塊狀物料堵塞循環泵進口過(guo)濾器的(de)現象。
表(biao) 2 煙氣(qi)出口污染物(wu)濃度(du)
4 結論與建議
氨法(fa)脫硫(liu)工(gong)(gong)藝利(li)用(yong)氨水將(jiang)煙氣(qi)中(zhong)的(de) SO2回(hui)收，生產(chan)(chan)有一定銷(xiao)售市場的(de)硫(liu)酸銨化肥(fei)，實(shi)(shi)現(xian)資源(yuan)的(de)循環利(li)用(yong)，且副(fu)產(chan)(chan)品硫(liu)酸銨的(de)銷(xiao)售收入可(ke)沖(chong)抵部分運(yun)行(xing)成(cheng)本，經濟、環境與(yu)社會效益(yi)突出。該(gai)工(gong)(gong)藝適應性強，可(ke)在生產(chan)(chan)負荷 50% ～ 110% 的(de)范圍內保持脫硫(liu)效率在 98. 5% 以上，通過對(dui)塔內循環、可(ke)控氧(yang)化率、旋(xuan)流凝并、氣(qi)液均布(bu)等技術環節進(jin)行(xing)優化改進(jin)，可(ke)徹底解決氣(qi)溶膠與(yu)氨逃逸的(de)問題(ti)，實(shi)(shi)現(xian) SO2與(yu)顆(ke)粒(li)物(wu)的(de)持續穩定超低排(pai)放。在實(shi)(shi)際(ji)運(yun)行(xing)中(zhong)，需要(yao)根(gen)據煙氣(qi)組分、氣(qi)量等實(shi)(shi)際(ji)情況進(jin)行(xing)調整，以獲得最優的(de)處理效果。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
