焦化厂焦炉烟气氨法脱硫技术方案

焦化厂焦炉烟气氨法脱硫技术方案内容摘要：

织已确定除了氮（ N）、磷（ P）、钾（ K）外，硫（ S）是植物第四营养元素，它能显著使农作物和蔬果增产。 在欧美硫和氮、磷、钾一样卖钱，它的需求量和磷一样多。 我们用氨法进行燃煤烟气脱硫得到副产品硫酸铵肥料，氨是从肥料中来，又回到肥料中去，不影响氨的平衡使用。 中国本身就有广阔的市场，据农业权威部门介绍， 中国每年需要硫酸铵化肥约 200 万吨，目前每年只生产 80 万吨，需求平衡相差甚远。 中国许多煤矿的煤中含硫量高（在 2%以上），电厂不允许烧高硫煤，只能用价格较高的低硫煤。 现很多省市的环保局已在烟囱上安装了在线监测装置，如北京只允许烧含硫 %以下的煤，还需交排污费 元 /Kg，今后逐年排污费还要提高。 而氨法却最适合用高硫煤（前述美国 Dakota 电厂所使用的煤含硫量高达 5%） 中国是个水资源短缺的国家，氨法脱硫比钙基湿法也可节省工业用水。 所以说，氨法烟气脱硫完全适合中国能源、农业的发展和环境综合治理的国情。 氨法烟气脱硫工艺反应原理 氨法在 吸收塔 的喷淋区发生吸收 SO2 的反应 ， 将喷淋浆液 –饱和的硫酸铵 /亚硫宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 9 酸铵溶液的 pH 值控制在 ～ 范围 ， 按下列反应式生成硫酸氢铵和亚硫酸氢铵： SO2﹢ H2O = H2SO3 (1) H2SO3﹢ (NH4)2SO4 = NH4HSO4﹢ NH4HSO3 (2) H2SO3﹢ (NH4)2SO3 = 2NH4HSO3 (3) 在反应式 （ 1） 中 ， 烟气中的二氧化硫 (SO2)溶于水并生成亚硫酸。 在反应式（ 2） 、（ 3）中，亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应。 氨注入 吸收塔 底部按下列反应中和酸性物质： H2SO3﹢ NH3 = NH4HSO3 (4) NH4HSO3﹢ NH3 = (NH4)SO3 (5) NH4HSO4﹢ NH3 = (NH4)2SO4 (6) 氧化空气注入 吸收塔 底部使亚硫酸铵被氧化成硫酸铵： (NH4)2SO3﹢ 1/2O2 = (NH4)2SO4 (7) 对于氨法脱硫工艺，二氧化硫与硫酸铵的产出比 约 为 1： 2，即每脱除 1 吨二氧化硫 产生 2 吨硫酸铵。 副产品硫酸铵的利用 氨法烟气脱硫的副产品是价值高的硫酸铵。 使用的脱硫剂也是价值较高的化工产品 —— 液氨或氨水。 因此，硫酸铵副产品的销售市场将直接影响该方法的经济效益和使用前途。 经调查，硫酸铵的用途十分广泛。 在工业上，硫酸铵是加工染色的助染剂；是焊药、加工电池及织物的防火剂原料。 还可以用于印染及金属表面处理。 化工和石油等工业用的过硫酸铵也是以硫酸铵为原料经电解制得的。 医学、食品工业生产中也需要用硫酸铵。 但是，硫酸铵最主要还是用作化肥。 除可直接当肥田粉用作肥料外，还可做复混肥的原料，或与氯化钾进行复分解生产较贵重的硫酸钾。 硫酸铵中除含有 21%的氮元素外，还含有 24%的硫元素。 现在人们渐渐认识到硫元 素的肥效作用，它是继氮、磷、钾之后的第四种植物需要的营养元素，其需要量和磷相当。 目前中国约有 30%的耕地缺硫，在缺硫的地区施用硫酸铵，可以增加农作物的产量 1030%。 硫肥还可以改善农作物的品质，增加油料作物的含油量59%；增加农作物的蛋白﹑叶绿素和维生素的含量。 小麦施用硫肥可以增加面粉的宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 10 烘烤的质量，面包体积比不施用硫肥的增大 %。 硫肥还有改善蔬菜品质、增加植物抗旱、抗寒、抗病虫害及早熟的作用。 在国外，硫和氮、磷、钾一样作为植物养分计价出售，而目前的中国还做不到这一点，不久的将来，硫元素的无价将会变为有价。 因此施用硫酸铵或用硫酸铵生产复混肥料，具有给农作物补充硫元素的重要作用。 复混肥是具有两种或两种以上养分的化学肥料，可向农作物提供多种养分，对农作物可产生联合效应，且在雨水多的农田不易被雨水冲走流失，使用方便，经济省工省时，增产效果显著，越来越被农民所认识，具有强大的生命力，是当前中国化肥发展的方向，是中国今后粮食增产的重要途径。 农业部到 2020 年要求复混肥产量达到化肥总产量的 50%。 如以高浓度和中浓度复混肥每吨按 150 公斤硫酸氨计算，硫酸铵年需要量将大于 500 万吨，而目前中国年产硫酸氨仅有 80 万吨， 市场空间是广阔的。 如果加上磷肥系统和使用硫酸铵生产硫酸钾，据中国磷肥工业协会调查，将会使其市场空间扩大到 1000 万吨。 另外，还可出口到东南亚和欧美等国际市场。 因此，硫酸铵的市场是非常广阔的。 宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 11 第三章 脱硫工程方案 脱硫工艺系统 烟气脱硫工艺系统主要包括：烟气 除尘增压 系统、 SO2 吸收氧化系统、 硫铵溶液 储存输送系统、氨水储存 系统、 公用工程 等。 工艺系统图见附图。 工艺系统主要设计原则  脱硫工艺采用 氨 硫酸铵法 烟气脱硫工艺 ，设计脱硫系统效率 ≥ 98%，确保排放烟气达到国家环保标准。  工艺系统设计和设 备选择贯彻技术先进、安全可靠的 原则。  脱硫工程设计考虑防尘、防腐蚀、防噪音等措施，满足国家现行标准的要求。  脱硫系统采用独立分散控制系统（ FGDDCS），实现集中控制方案。  脱硫 装置 的服务寿命为 ≥ 20 年， 年利用小时 8000 小时 ， 可利用率不小于 95%。  烟气脱硫系统具有应付紧急停机的有效措施 ， 能适应锅炉的起动和停机，并能适应锅炉运行及其负荷的变动 ；  烟气脱硫系统便于日常检查和正常维修、养护及进行年修。 烟气系统 烟气系统工艺流程见附图。 当脱硫装置运行时，烟道旁路 蝶阀 关闭，烟气引入 FGD 系统。 当 FGD装置停运时，旁路 蝶阀 打开， FGD 装置进出口 蝶阀 关闭，烟气从烟道进入烟囱 排入大气。 旁路烟道主要用于锅炉启动工况和脱硫系统不 停炉检修工况。 锅炉启动过程中或脱硫系统解列检修时，旁路烟道蝶阀 打开，脱硫系统进、出口 蝶阀 关闭，来自 锅炉的烟气经各自的引风机由旁路烟道直接进入烟囱排出。 旁路蝶阀 具有快开功能。 原烟气经脱硫后温度约 ～ 57℃ ，低温湿烟气对后续的烟道及烟囱将产生腐蚀影响，因此原有 烟囱 需 进行防腐处理。 宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 12 烟气系统主要包括以下内容： 1） 电动蝶阀 吸收塔 进出口分别设置 电动蝶阀。 2）烟道 提供的烟道和附属设备是完 整的相互连接的烟道段，包括从原烟气的接入到净烟气的排出，与烟囱水平总烟道的连接以及烟道（含旁路烟道）的防腐设计。 2）其它 —— 扶梯，平台。 —— 必要的人孔、隔板、法兰、配件、膨胀节、内部检修扶梯等。 —— 必要的支持结构等。 —— 必要的检修轨道（工字钢），挂钩以及起吊设备和所有必要的固定设备。 —— 检查和维修专用工具。 宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 13 SO2 吸收氧化系统 SO2 吸收氧化系统是脱硫装置的核心系统，待处理的烟气进入 吸收塔 与喷淋的循环溶液接触，去除烟气中的 SO2。 在 吸收塔 上部设有除雾器，除去出口烟气中的雾滴； 吸收塔 浆液循环泵为 吸收塔 提供大流量的吸收剂，保证气液两相充分接触，提高 SO2 的吸收效率。 生成硫酸铵的过程中采取强制氧化，设置氧化风机将溶液中未氧化的 HSO3和 SO32氧化成 SO42。 在氧化浆池内设有搅拌装置，以保证混合均匀，防止浆液沉淀；氧化后生成的硫酸铵副产品硫酸铵处理系统。 SO2 吸收系统包括以下内容： 吸收塔 、喷淋系统、 氧化风机系统、除雾器 等几个部分。 1） 吸收塔 吸收塔 是 SO2 吸收的主要设备，塔的上部为二氧化硫（ SO2）吸收区，下部为反应槽。 为了使烟气能均匀分布在整个 吸收塔 的截面上和延长其停留时 间，烟气进塔稍微向下倾斜，然后再向上翻。 通过 3 层 喷淋 与亚硫酸铵（ NH4） 2SO亚硫酸氢铵（ NH4HSO3）和硫酸铵（ NH4） 2SO4 混合的循环溶液充分接触，烟气中的二氧化硫被吸收。 烟气通过反应区的时间大约是 45 秒；液 气比维持在3L/Nm3 左右，就能将烟气中的 SO2 脱除率达到 98%以上。 吸收了二氧化硫的浆液自由落入塔下部的反应槽中，与均匀加入的氨水发生化学反应，并选定控制 PH 值在 56 范围；同时鼓入氧化空气，使亚硫酸铵转化成硫酸铵。 硫酸铵的浓度 达到 30～ 35%送至 焦化装置回收硫铵产品。 为防止固体沉 降， 吸收塔 浆液池底部安装脉冲悬浮搅拌装置。 吸收塔 主体材质是 碳钢涂玻璃鳞片。 2） 除雾器 本工程除雾器采用 折板屋脊式 除雾器 ， 确保 烟气夹带的液滴含量＜75mg/Nm3。 3）喷淋系统 喷淋系统包括 吸收塔 反应槽（位于 吸收塔 下部） 、循环泵、管线、喷嘴、支撑、加强件和配件等。 喷淋系统的设计使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液 /气比 （ L/G）下可 靠宏盛 焦化厂焦炉 氨 法 烟气 脱硫工程 技术方案 14 地实现 所要求的 脱 硫效率。 喷淋组件及喷嘴的设计布置保证液雾均匀覆盖 吸收塔 的横截面。 每一喷淋层由带连接支管的母管、溶液分布管 道和喷嘴组成。 每座 吸收塔 配三台循环泵，每台泵对应一层喷淋层。 吸收塔 操作液位 的设计能充分保证泵的工作性能，泵的叶轮背后不气蚀；同时，选择了较大的泵入口管管径，能有效防止气蚀的发生，延长泵的 使用 寿命。 4）氧化风机系统 吸收塔 设置 2 台 100%容量氧化风机（其中一台备用），提供无油氧化空气，保证完全氧化。 氧化风机系统包括： 润滑系统、进出口消声器、隔声措施、带入口过滤器的吸入风道、 吸收塔 氧化浆池氧化空气分配系统、与风机之间的风道、管道、法兰和配件、阀门、电机、联轴器、就地控制盘、冷却器、电机和风机的共用基础底座， 以及冷却水系统等。 SO2吸收氧化系统的流程框图，如下： 硫铵后处理 系统 从 吸收塔 送来的浓度约 35%的硫酸铵溶液先被送入到浓缩进料槽中，再由蒸发进料泵将 硫酸铵浆液 送入到单 效蒸发结晶器中，通过蒸发循环泵的作用，浆液被送入到加热器中进行加热，加热后浆液进入到蒸发结晶器蒸发结晶，生成含固量约 20%的浆液由蒸发出料泵取出，送往旋流器，经过增稠后，旋流器底流（含固量约 40%）进入双级推料离心机进行固液分离，分离出来的硫酸铵颗粒的含水量小于 4%，被送往干燥机进行 干燥。 旋流器的溢流以及离心机的滤液都被送入到浓缩进料槽内。 单 效蒸发采用抽真空的方法进行，抽出来的蒸汽。