一、湿式氨法烟气脱硫技术脱硫基本原理
1、烟气中的二氧化硫的吸收过程
氨法吸收是将氨水通水吸收塔中,使其与含SO2的废烟气接触发生如下反应:
氨吸收液在循环过程中主要成份为NH4HSO3与(NH4)2SO3的混合溶液,实质上是(NH4)2SO3对SO2的吸收作用。吸收过程实质上是亚硫酸铵与SO2发生化学反应: 
NH4HSO3与补入的NH3反应生成(NH4)2SO3,从而恢复循环液的吸收能力; 

湿式氨法脱硫还具备脱除少量NOX的能力,排放烟气中的氧将烟气中存在的少量NO氧化成NO2,后者在还原性碱性水溶液中被吸收。

同时在一定条件下,气相中也会发生如下反应: 
即在气相形成亚硫酸氢铵的固体,即气相沉淀。最初形成的固体呈现为超细粉末,在微米级别,称为气溶胶。由于在脱硫过程中,热烟气与水溶液接触,在液体表面,饱和水蒸汽向气相传递,超细的固体颗粒会成为水蒸汽冷凝结露的核心或晶种。
因此,要防止以上反应的发生。经研究以燃煤烟气为例,烟气中的SO2=3000ppm,烟气中水含量10%,采用逆流操作,液体表面氨分压100ppm。三个压力乘积=13.17。这样,当温度低于40℃时,很有可能出现气相亚硫酸氢铵,当温度高于45℃,不会有气溶胶问题。采用并流操作,液体表面氨分压1000ppm,三者乘积131.7,对应要求温度为55℃。温度对形成亚硫铵气溶胶十分敏感,因此要严格控制工艺温度在不小于45℃。
2、硫酸铵的生成过程
在氧化塔中,鼓入空气将亚硫铵氧化成硫铵,其反应为:(NX4)XH2-XSO3+1/202+(2-X)NH3→(NH4)2SO4
其中,亚硫酸铵氧化和其他亚硫酸盐相比明显不同,NH4+对氧化化过程有阻尼作用,NH4+显著阻碍O2在水溶液中的溶解。当盐浓度小于0.5mol/L(约5%(wt))时,亚硫铵氧化速率随其浓度增加而增加,而当超过这个极限值时,氧化速率随浓度增加而降低。我们研究了温度、空气流量、亚硫铵浓度及pH对氧化速率的影响。
3、硫酸铵的结晶和干燥
硫酸铵在水溶液中的饱和溶解随温度变化不大,硫酸铵的结晶只能采用浓缩结晶。结晶析出的硫铵一般采用蒸流加热蒸发水份,此工艺能耗高。
我公司采用烟气蒸发浓缩工艺,可以确保吨硫铵蒸汽消耗小于0.5吨蒸汽。同时,通过对温度和pH值的控制,硫酸铵的晶粒一般应控制在0.1毫米以上。循环吸收液中硫铵含量超过饱和浓度,并有固体硫铵存在,对应浓度超过50%(wt),这么高的盐浓度对亚硫铵的氧化是不利的。
通过卧式螺旋离心机,将结晶后的硫酸铵进行分离,分离后的液体回到母液池进行再次浓缩,分离出的硫酸铵通过气流干燥进行干燥,并把干燥后的硫酸包装入库。
在吸收塔中通过与氨水反应,烟道气中的SO2被脱除,生成亚硫酸铵。烟气由气体入口进入吸收塔,在吸收塔内部设有烟气隔板,烟气在上升区与雾状吸收液逆流接触,经脱硫后的烟气经除雾器后排至烟囱。
在塔内主吸收区配有3组喷淋层,每组喷淋层由带连接支管的母管吸收液分布管道和喷嘴组成。喷淋系统采用单元制设计,每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵。吸收塔塔体材料为碳钢内衬玻璃鳞片,吸收塔烟气入口段为耐腐蚀、耐高温合金。
除雾器安装在吸收塔出口烟道上,用于分离出塔烟气携带的液滴,保证出口烟气的湿度不大于75mg/Nm3。由二级除雾器(水平流)和冲洗系统构成。彼此平行的除雾器元件为波状外形,烟气流经除雾器时,液滴被滞留在除雾片上。除雾器需要定期进行在线清洗。为此,设置了冲洗系统,包括喷嘴、管道及控制件等。冲洗介质为工艺水,由除雾器冲洗水泵提供,冲洗水直接进入吸收塔。
亚硫酸铵在塔底被空气氧化成为硫酸铵,硫酸铵溶液经烟气加热蒸发浓缩结晶,离心分离得到固体硫酸铵,再经干燥、包装入硫酸铵仓库。
二、湿式氨法烟气脱硫特点及分离器内件
本工艺为氨法湿式烟气脱硫,其主要指标特点是:
1.本工艺产生高价值的副产品,烟气脱硫可实现投资效益。
2.脱硫塔阻力低,小于1000Pa。
3.吸收效率高:本工艺吸收塔脱硫效率可达95%以上,单台脱硫装置就能达到高效吸收目的,节约项目投资。
4.自主知识产权技术吸收装置,净化后的烟气中氨含量孔控制在10mg/Nm3以下,不会造成二次污染及氨的损耗。
5.采用管道内空气强制氧化与塔内烟气自然氧化相结合的形式,使出塔的氧化率大于98%。
6.合理利用合成氨尿素产生的低浓度氨水(5%),节省了解吸水解蒸汽。
7.烟气中SO2排放浓度: ≤400mg/Nm3,粉尘排放浓度:≤100mg/m3
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