氨法脱硫技术课件

氨法脱硫技术讲座第一讲：氨法脱硫技术简介本章主要讲述“氨法脱硫技术”的基本原理和技术特点，向学员介绍氨法脱硫的应用及其工艺流程。本 讲 内 容l一、氨法脱硫技术原理l二、氨法脱硫应用分类l三、湿式氨法脱硫技术(主讲内容）1、脱硫工艺过程 2、工艺流程 3、技术特点l四、经济性分析一、氨法脱硫技术原理l 氨法脱硫是以氨水（废氨水）、液氨（气氨）、尿素、碳铵等含氨物质为脱硫剂，其原料来自化工企业，主要副产品也是氮肥，脱硫设施不产生二次污染。所谓不产生二次污染要依据所采用的脱硫方法的不同来定，但基本技术原理如下：第一步，以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础的吸收过程：SO2H2OXNH3=(NH4)XH2XSO3 （1）因此，采用氨将废气中的SO2脱除，得到亚硫酸铵中间产品。氨的载体可以是液氨（气氨）、氨水、碳铵、尿素等可以产生氨的碱性物质。l第二步，采用空气对亚硫铵直接进行强制氧化过程：l (NH4)XH2-XSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2)l 此过程是将吸收中间产物不稳定的亚硫酸铵氧化成稳定的硫酸铵，以制得农用的硫铵化肥。也可用硫酸、硝酸、磷酸等对亚硫铵进行酸解，副产二氧化硫、硫酸、硝酸铵、磷酸铵等其它产品。二、氨法脱硫应用分类l1、电子束氨法（EBA法）l2、脉冲电晕氨法（PPCP法）以上两种氨法能耗和效率尚要改进，主要设备如大功率的电子束加速器和脉冲电晕发生装置还在研制阶段。电子束氨法与脉冲电晕氨法分别是用电子束和脉冲电晕照射喷入水和氨的、已降温至70左右的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离，成为高能电子，高能电子激活、裂解、电离其他烟气分子，产生OH、O、HO2等多种活性粒子和自由基。在反应器里，烟气中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化为高阶氧化物SO3、NO2，与烟气中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情况下生成（NH4）2SO4/NH4NO3的气溶胶，再由收尘器收集。脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器的电场本身同时具有除尘功能。简易氨法和湿式氨法3、简易氨法简易氨法主要利用气相条件下的H2O、NH3与SO2间的快速反应设计的简易反应装置，严格地讲简易氨法是一种不回收的氨法，其脱硫产物大部分是气溶胶状态的不稳定的亚铵盐，回收十分困难，氨法的经济性不能体现；且脱硫产物随烟气排空后又会有部分分解出SO2，形成二次污染。所以，该工艺只能用在环保要求低、有废氨水来源、不要求长期运行的装置上。4、湿式氨法湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法脱硫工艺，并且湿式氨法既脱硫又脱氮。湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为：氨-硫铵肥法氨-磷铵肥法氨-酸法氨-亚硫酸铵法三、湿式氨法脱硫技术 湿式氨法烟气脱硫以氨水作为吸收剂脱除烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的吸收液可用不同的方法处理，获得不同的产品，从而也就形成了不同的脱硫方法。但无论氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法，在氨法的这些脱硫方法中，吸收的原理和过程是相同的，不同之处在于对吸收液的处理和工艺流程。1、工艺过程（1）吸收过程：脱硫吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心，它以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础：SO2H2OxNH3=(NH4)xH2XSO3（1）得到亚硫酸铵中间产品。其中，x=1.21.4。直接将亚铵制成产品即为亚硫酸铵法（2）中间产品处理中间产品的处理主要分为两大类：a)直接氧化和b)酸解。la）直接氧化氨-硫铵肥法在多功能脱硫塔中，鼓入空气将亚硫铵氧化成硫铵，其反应为：(NH4)XH2-XSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4(2)lb）酸解氨酸法用硫酸、磷酸、硝酸等酸将脱硫产物亚硫铵酸解，生成相应的铵盐和气体二氧化硫。反应如下：(NH4)XH2-XSO3+x/2H2SO4=x/2(NH4)2SO4+SO2+H2O(3)(NH4)XH2-XSO3+xHNO3=xNH4NO3+SO2+H2O(4)(NH4)XH2-XSO3+x/2H3PO4=x/2(NH4)2HPO4+SO2+H2O(5)l（3）副产品制造中间产品经处理后形成了铵盐及气体二氧化硫。铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥；气体二氧化硫既可制造液体二氧化硫又可送硫酸制酸装置生产硫酸。而生产所得的硫酸又可用于生产磷酸、磷肥等。2、工艺流程l一、脱硫塔不易结垢。由于氨具有更高的反应活性，且因亚硫酸铵溶液的化学特性，决定了可以避免结垢。l二、氨法更适合于中高硫煤的脱硫。采用石灰石-石膏法时，煤的含硫量越高，石灰石用量就越大，费用也就越高，而采用氨法时，因副产物的价值较高，含硫量越高，其副产品硫酸铵产量越大，也就越经济。l三、氨法脱硫过程中产生的副产品亚硫酸铵可综合利用生产固体硫酸铵成为肥料，无废水排放，无二次污染。符合循环经济的理念和环保产业发展的方向。3、技术特点l四、耗能低，因脱硫过程中不需降、升温，脱硫塔阻力小，耗电量低，脱硫运行电耗占总发电量的比例不超过1%。l五、不需设旁路烟道（用户要求设置除外），吸收剂停止供应时，反应塔作烟道使用，不影响机组、锅炉的正常运行。l六、脱硫装置高效、方便，氨法烟气脱硫活性强、反应速率快。脱硫剂为澄清的氨水清液，脱硫副产物皆为易溶性物质，无结垢、无磨损，更容易实现PLC、DCS的自动控制。烟气不用降温即可进入脱硫塔进行脱硫反应，处理后的烟气不用升温即能在露点以上温度排放，脱硫效率大于95%。整个脱硫工艺流程简单，只需配备相应的监管人员就可以运行。l七、阻力小，脱硫塔阻力450Pa左右，火电厂脱硫系统建造时，能充分利用原引风机压头的富裕量，一般不需设增压风机或更换引风机，必要时将原引风机叶轮升级即可。l八、占地面积小，每台锅炉可配一个塔，也可每个引风机口配用一座塔。在脱硫配置上目前是国内占地面积最少的，脱硫部分的设备占地与锅炉规模相关，脱硫副产物处理，硫铵生产工序占地在500m2左右。l九、设备投资低，包括副产物综合利用设备在内，火电厂脱硫每千瓦投资在200元-300元之间.4、经济性分析l1、基本概念l（1）煤中硫的氧化反应机理：S+O2=SO2l（2）二氧化硫排放量：D1=BS1.7其中：D1SO2产生量（kg/h）S燃煤全硫份含量（%）B耗煤量（kg/h）1.7可燃硫转化二氧化硫的转换系数。l2、脱硫效率l以耗煤量15t/h、烟气量100000Nm3/h、燃煤全硫份含量为0.6%计算：l脱硫前二氧化硫排放量=D1=BS1.7=15t/h0.6%1.7=153kg/hl标准状况下的烟气量为100000Nm3/h（压强近似为标准大气压），则转换成工况烟气量为：（200+273K）100000Nm3/h/273K=173260m3/hl脱硫前每立方米烟气中的二氧化硫含量=153kg/h106173260m3/h=883.1mg/m3l满足脱硫后SO2排放浓度300mg/m3要求，则最低脱硫效率l=1-（300/883.1）=67%3、计算氨消耗量（费用）l计算依据lNH3H2O+SO2NH4HSO3l根据SO2原始排放量为153kg/h，脱硫效率67%计算得每小时消耗纯氨（100%浓度）27.2kg/h。l折合浓度为5%氨水la、需5%浓度的氨水27.25%=544kg/hlb、需加水(544-27.2)=516.8kg/hlc、折合成20%浓度的氨水质量136kg。配成5%浓度加水408kg(每小时流量)ld、按市场价20%浓度氨水540.00元/吨、自来水1.42元/吨计算：（1）540.00*136*10-3=73.44元/h（2）1.42*408*10-3=0.58元/h第二讲：简易湿式氨法脱硫 技术的应用本章主要讲述“简易湿式氨法脱硫技术”的应用和技术特点，向学员介绍山东鲁抗医药股份有限公司75t/h循环流化床锅炉简易氨法脱硫装置的工艺流程以及脱硫装置运行维护注意事项。本 讲 内 容l一、75t/h循环流化床锅炉简易湿式氨法 脱硫装置l二、“金锐环保”氨法脱硫的技术特点l三、脱硫系统日常维护及运行注意事项l四、烟气脱硫监控系统操作说明l五、运行经验交流一、75t/h循环流化床锅炉简易湿式氨法脱硫l 我公司（山东鲁抗医药股份有限公司）75t/h循环流化床锅炉“氨法脱硫装置”于2009年12月建成投入使用，装置采用镇江金锐环保设备有限公司“简易湿法氨法脱硫技术”。l 该脱硫装置采用氨法脱硫技术基本原理，结合我公司实际运行状况设计，脱硫剂为5%浓度氨水（或废氨水）溶液，锅炉烟气经除尘装置（袋式除尘器）进入脱硫塔，与配制好的脱硫剂在脱硫塔内进行化学吸收反应。脱硫后的烟气经引风机、烟囱排入大气；脱硫后生成的亚硫酸铵混合水溶液，经脱硫塔内脱水除雾装置后沉降于脱硫塔底部，溢流到积液池中。经沉淀过滤后再由清液泵（循环泵）打回脱硫塔和脱硫剂混合再与烟气中的二氧化硫进行反应，循环使用至饱和后用于场地绿化或作为农家肥使用。l 只所以称其为简易湿法脱硫是因为在脱硫塔内未安装中间品处理装置和副产品制造系统。（一）工艺流程图（二）设备工艺介绍l（1）泵房设备及工艺管道l（2）脱硫塔l（3）控制系统（1）泵房设备及工艺管道（2）脱硫塔（3）控制系统 氨法烟气脱硫以氨水作为吸收剂脱除烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的吸收液可用不同的方法处理，获得不同的产品，从而也就形成了不同的脱硫方法。其中较成熟的为氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法。这些脱硫方法中，吸收的原理和过程是相同的，不同之处在于对吸收液处理的方法和工艺路线。根据用户的不同需求，简化中间品和副产品的处理和加工工艺，同样可以实现烟气脱硫的目的。简易湿法氨法脱硫，脱硫后水溶液循环使用，可节约运行成本。二、“金锐环保”氨法脱硫的技术特点(1)脱硫塔对烟气SO2的吸收机理l氨法吸收 SO2的原理：lNH3+H2O+SO2NH4HSO3(1)l2NH3+H2O+SO2(NH4)2SO3(2)l(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3(3)在通入氨量较少时发生(1)反应，在通入氨量较多时发生(2)反应，而(3)式表示的才是氨法中的真正吸收反应。在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力。随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液吸收能力逐步下降，此时需向吸收液中补充氨，使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸收的能力。当加氨调配时：NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3 (4)这也是为什么需要向脱硫塔内连续不间断的提供氨水的原因。l 对于烟气而言，因其含有较高的氧量（一般为6-7%），吸收塔内会发生部分氧化反应：l 2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4 (5)l 2NH4HSO3+O22NH4HSO4 (6)l 从理论上可以将吸收液中的(NH4)2SO3全部化为(NH4)2SO4，但由于接触时间较短及反应条件的限制，其与理论值有较大差距，同时吸收液氧化率的高低直接影响到对SO2 的吸收率。l结论：氨法吸收其实是利用(NH4)2SO3 NH4HSO3 不断循环的过程来吸收烟中的SO2。补充的氨并不是直接用来吸收SO2，只是保持吸收液中(NH4)2SO3 的一定浓度。NH4HSO3 浓度达到一定比例时，吸收液要不断从喷淋系统中引出，然后我们可以采取不同的方法对引出的吸收液（中间品）进行处理。l 锅炉烟气经除尘器除去99%以上的烟尘后，进入装有JTS撞击流脱硫塔内的反应器中。配制好的吸收剂（氨水）经供氨系统送入安装在JTS撞击流脱硫塔内反应器中的单流喷射雾化器中，吸收剂以雾化状在塔内的反应器中逆流与烟气充分撞击、混合接触发生化学反应；l 吸收剂中的氨与二氧化硫反应生成亚硫酸氢铵、亚硫酸铵，脱硫后的水溶液经脱水脱雾器后进入积液池。净化后的烟气经过脱水脱雾器除去绝大部分水份后，经引风机送入烟道，通过烟囱排放。l JTS撞击流脱硫塔底收集的副产物溶液，通过自流进入现场沉淀池沉淀。积液池收集的溶液过滤后经循环泵至除尘降温段循环使用。(2)脱硫塔的工作原理三、脱硫系统日常维护及运行注意事项l1、每天做好泵房水泵电机、管道、压力表及流量计的清洁卫生。l2、脱硫运行中，每天检查各泵的流量、压力、电流、电压并做好每天的记录。l3、要有专人定期检查泵房水泵、电机、管道阀门以防止出现漏水，电机振动等现象;并定期保养、加油，以防止损坏泵的使用寿命等。l4、定期检查脱硫管道系统中各阀门的松紧尤其是氨罐的阀门，以防止阀门结垢堵塞造成阀门启闭不严、不灵活等现象。l5、氨罐液位计阀门每天打开检查一次以防止氨水渣子堵塞液位计造成液位无法确定。l6、泵房水泵运行中：操作一定要细心，要得当；开泵之前一定要检查泵前后所有的阀门开闭状态，开泵之后一定要检查当时水泵压力，电机电流情况；l7、当水泵电流不稳定时，水量上不来需立刻停止泵的运行，禁止空转并检查泵的出入口管道、过滤器是否堵塞、水泵内是否有空气进去；清夜循环水泵进口底阀是否漏水等；一定要排除之后才能正常运行。l8、脱流塔下排污水池定时检查水位情况，防止水位低于排污水泵进口，造成此排污泵运行中有空气进入泵体，压力不稳定后，会出现电流忽大忽小电机就可能烧掉而减小了泵的使用寿命。l9、脱硫运行中，要定时打开脱硫塔下的冲洗阀门对塔底进行冲洗，防止烟气灰尘堵塞排污管道。l10、定期检查脱硫塔的脱硫效率，做好记录，一有情况及时反馈，争取第一时间发现问题，解决问提。l11、定期检查水池水位情况，水位要恒定，水位严禁低于塔体底部排污管，水位高时将水循环使用与配氨和冲洗喷淋，低时应当补充水源。l运行操作较为简便，只要操作人员做好平时的维护、保养、细心的操作、记录等工作，才能确保脱硫系统的正常、有效的运行，设备使用寿命也将会延长。四、烟气脱硫监控系统操作说明l打开电脑出现如下WINDOWS画面：双击双击WINDOWSWINDOWS画面中的画面中的“山东鲁抗烟气脱硫监控系统山东鲁抗烟气脱硫监控系统”图标运行组态图标运行组态王监控软件：王监控软件：出现如下画面：出现如下画面：系统流程如上图所示，打开监控软件默认显示的即为烟气脱硫系统流程示意图。下面对部分图标进行说明：下面对部分图标进行说明：泵状态说明：当现场转换开关拨到“自动”档时，监控画面上便会显示“自动”文字，当现场转换开关拨到“停止”或“手动”档时，画面上显示“手动”文字。当该泵运行时，画面上指示灯显示为绿色，如果该泵停止时，则指示灯显示红色。泵操作菜单：鼠标点击泵名称会弹出操作菜单：如图，当点击“启泵”按钮，则配氨泵A按程序进行自动运行。当点击“停泵”按钮，则该泵停止自动运行。液位设定：图中点击供氨箱下面的按钮，会弹出供氨箱液位设定画面：如下图显示，可通过点击方框内的数字来对各段液位进行设定：流量设定同样，点击流量设定按钮可以对供氨流量进行设定：液位报警当画面中液位过高或者低于设定值时，会在画面中弹出报警窗口提示：历史趋势点击画面右上角“报表打印”按钮会打开报表画面，如下图所示：点击右下角“报表查询”按钮，弹出如图所示对话框，选择“时间属性”菜单，间隔时间可以自由设定，默认是60秒选择“变量属性”菜单，添加需要查询的变量点击确定，即出现如下所示报表：“报表打印”按钮的功能则是对当前变量数据进行打印。用户权限点击右上角“用户登录”按钮会出现下拉式菜单，通过该菜单可以进行用户登录，注销以及权限修改等功能。附件：氨法脱硫操作规程 市场供应的氨水浓度为20%，如果调配成5%浓度的氨水，即1吨浓氨水加入3吨水，即配成5%浓度的氨水4吨。l氨水浓度以现场测定与实验室测定结合确定。现场测定方法为测量氨水密度以确定浓度，实验室测定按照标准。l1、整个系统启动之前，要做好水路、电路、管路、设备检查。l2、准备阶段，注意在喷淋开始后，实时检查积液池液段水位。保证水位的恒定。l3、运行中，每天检查流量情况，如发现流量变化应调按下面操作解析进行调节。如发现调节无效，泵音不正常等应迅速切断电源。检查喷嘴、管道等是否有堵塞，阀门有无损坏、漏气。处理后方可正常运行。l4、脱硫液由排入沉淀池，经沉淀、过滤入清液池，由循环泵回用入塔。与喷淋工作同时开始。附件：氨法脱硫操作规程（续）l操作解析如下：操作解析如下：l一、一、卸氨泵手动操作：卸氨泵手动操作：l外面接好氨水罐车的软管后，打开泵房外的卸氨管的阀门，打开卸氨泵的进口阀（1#阀门），出口阀门（2#阀门），开启卸氨泵出口管道上的排气阀，当看到排气阀有氨水流出，证明泵内没有空气，可以关闭排气阀。，启动卸氨泵。（如有抽不出氨水，应继续缓慢打开排气阀门排出空气）l二、二、配氨泵配氨泵B手动操作：手动操作：l1、此氨水管道方向为从储氨箱1#与2#配入配氨箱来调配氨水。l2、首先打开2台氨箱下部的配氨管出口阀门，然后开启配氨泵进口阀门1#、开启配氨泵阀门2#、流量计阀门4#、5#、开启流量手动调节阀门7#(配氨循环阀门)，关闭旁路阀门6#，启动喷氨泵运行，观察流量大小使流量稳定一数值（比如设定氨水流量读书为1m3/h）。l3、市场供应的氨水浓度为20%，如果调配成5%浓度的氨水，即1吨浓氨水加入3吨水，即配成5%浓度的氨水4吨。l4、其5%氨水配比也可通过时间比例来设定（13），氨水浓度为20%,同流量情况下氨水流量时间为1小时，工业水流量或清液循环配氨流量时间为3小时。附件：氨法脱硫操作规程（续）l三、配氨泵三、配氨泵Al配氨泵A为配氨泵B的备用泵，当一台泵长时间运行后或者故障时切换备用泵，此时关闭配氨泵B的进口阀门1#、出口阀门2#;开启备用泵进口串通切换阀门8#、进口阀1#、2#、出口串通切换阀门0#。流量大小调节操作与配氨泵B一样。l四、工业水、工业水l1、此工业水管路为配氨专用，将工业水设定一数值配入配氨箱与氨水调配为5%浓度的氨水。l2、开启泵房外工业水阀门，缓慢开启泵房内流量计阀门4#、5#、关闭阀门6#，使流量设定一值，比如氨水流量为1m3/h,此刻工业水流量为3m3/h(流量读数即为50L/min)l3、可通过时间比例13调配。l4、氨水浓度确定氨水浓度以现场测定与实验室测定结合确定。现场测定方法为测量氨水密度以确定浓度，实验室测定按照标准。每次配氨都要测量氨水浓度。l五、五、供氨泵供氨泵Bl1、此供氨泵用途为脱硫塔顶层脱硫喷淋，流量方向为从配氨箱打入脱硫塔顶层。l2、开启配氨箱底部供氨管路阀门，开启供氨泵进口阀门1#、出口阀门2#、3#、流量计阀门4#、5#，开启流量调节阀门7#（循环阀门）关闭旁路阀门6#，启动供氨泵运行，供氨流量大小通过脱硫效率手动来调节，也可通过在线SO2监测系统传出的SO2数据变频调节水泵运转来自动调节。l六、六、供氨泵供氨泵Al1、供氨泵A为供氨泵B的备用泵，当一台泵长时间运行后或者故障时切换备用泵，此时关闭供氨泵B的进口阀门1#、出口阀门2#;开启备用泵进口串通切换阀门8#、进口阀1#、2#、出口串通切换阀门0#。流量大小调节操作与供氨泵B一样。附件：氨法脱硫操作规程（续）l七、七、清液循环泵清液循环泵l1、此泵是将清液池里脱硫产生的水源循环使用，将代替工业水配氨和脱硫塔喷淋冲洗之用，运行之前必须检查清液池是否有充足的水源。l2、第一次运行，首先要往清液循环泵灌水。配氨时：清液池上方的阀门为灌水阀门将它开启，然后开启清液循环泵进出口阀门1#、2#，开启排气阀将管道内部口气排除，自动阀门3#开启，开启流量计阀门4#、5#，关闭旁路阀门6#，当清液池上方灌水灌满时关闭灌水阀门，启动水泵，配氨流量大小调节可通过变频自动调节。l3、冲洗，喷淋时，打开冲洗阀门7#，关闭自动阀门3#。此管路是将脱硫塔底部定期冲洗，喷淋，也起到脱硫之用。l脱硫系统运行中，每天检查流量情况。如发现调节无效，泵音不正常等应迅速切断电源。检查喷嘴、管路是否有堵塞，阀门有无损坏，漏气，处理后方可正常运行。l脱硫液由排入沉淀池，经沉淀、过滤入清液池，由循环泵回用入塔。与喷淋工作同时开始。附件：氨法脱硫操作规程（续）p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日