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合成氨企业自备电厂锅炉烟气氨法脱硫技术应用总结

[日期:2019-08-15] 来源:《中氮肥》2019年第4期  作者: [字体: ]

张林治,刘桂,董雷

(安徽晋煤中能化工股份有限公司,安徽 临泉236400

 

[摘  要] 随着国家对燃煤锅炉SO2排放控制要求越来越严格,燃煤锅炉实施烟气脱硫改造势在必行。按最新的国家环保排放标准和阜阳市环保局关于主要污染物总量减排工作推进会的要求,安徽晋煤中能化工股份有限公司必须对其2×150 t/h循环流化床锅炉进行脱硫技改。为此,中能化工联合洛阳天誉环保工程技术有限公司,通过对烟气浓缩反应、脱硫吸收、除雾洗涤等技术原理进行研究,以及对脱硫塔、氧化器等核心设备的优化设计、创新改进,共同开发出最新的合成氨企业自备电厂锅炉烟气氨法脱硫技术,并在应用研究试验的基础上建成投运了烟气氨法脱硫装置。本烟气氨法脱硫装置的实际运行情况及72 h性能考核数据表明,系统操作弹性大、自动化水平高,主要技术经济指标完全达到预期目标,实现了“以废制肥”,在为企业带来良好经济效益的同时,其带来的社会效益和环境效益更具重大意义。

[关键词]  燃煤锅炉;烟气;氨法脱硫;关键技术措施;工艺技术方案;应用试验与研究;性能考核;效益分析

[中图分类号]  X701.3[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201904-0001-04

 

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近年来国家环保总局对污染物SO2的排放提出了一系列更加严厉的限制措施,发布了新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 132232003):要求新建、扩建电厂的脱硫设施要同时设计、同时施工、同时投入生产和使用;对于老电厂,要限期加装脱硫装置,并提高排污收费的标准;对安装了脱硫设施的电厂给予优先上网和优惠电价政策。在多种烟气脱硫技术中,氨法脱硫技术采用氨—硫酸铵回收工艺技术方案,脱硫削减的SO2经过脱硫反应氧化、浓缩、结晶、干燥生产出高品质的硫酸铵产品,实现“以废制肥”,是典型的资源综合利用项目,符合国家发展循环经济的指导方针要求。

按最新的国家环保排放标准要求,自201471日起,安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能化工)自备电厂燃煤锅炉烟气中的SO2排放浓度要低于200 mg/m3,也就意味着需要对其2×150 t/h循环流化床锅炉进行脱硫技改,使锅炉烟气实现达标排放;同时,根据阜阳市环保局在“全市主要污染物总量减排工作推进会议”的要求,中能化工自备电厂要进一步降低SO2排放量,完成炉外脱硫改造工程。简言之,国家在控制燃煤锅炉SO2排放方面的要求越来越严格,随着SO2等污染物排污收费力度的加大和排放权交易的试行,燃煤锅炉实施烟气脱硫改造势在必行。

中能化工循环流化床锅炉烟气氨法脱硫装置自201112月开始进行技术论证与设计,之后陆续开展了大型非标核心设备——多功能脱硫塔、多功能氧化器等设备的加工、订货、现场调试、系统联运,至201212月装置投产试运行,用了12个月的时间,期间着重开展了以下工作:多功能脱硫塔的设计;多级脱硫喷淋技术、塔外强制多级喷射氧化技术、点式氨水补入方式、特殊玻璃钢材料及新型双相不锈钢的使用、脱硫塔系统“饱和不积液,集液不饱和”工艺改进等的设计及控制方法研究。最终这套具有示范意义的合成氨企业自备电厂锅炉烟气氨法脱硫装置于20121012日一次投料成功,并产出质量合格的硫酸铵产品。以下对本烟气氨法脱硫技术的开发及应用情况作一总结。

1  氨法脱硫装置的技术来源

所研发的合成氨企业自备电厂锅炉烟气氨法脱硫技术由中能化工与洛阳天誉环保工程技术有限公司合作开发,通过对烟气浓缩反应、脱硫吸收、除雾洗涤等技术原理进行研究,以及对脱硫塔、氧化器等核心设备的优化设计、创新改进,共同开发出这一最新的合成氨企业自备电厂锅炉烟气氨法脱硫技术。其中,中能化工主持项目研究,提出项目目标,确定设备结构、工艺设计指标等,提供试验装置,并提出测试、分析、优化技术措施,最终形成一套合成氨系统自备电厂烟气氨法脱硫技术的成熟工艺包。

2  氨法脱硫装置关键技术措施

2.1  多功能脱硫塔全方位保证高脱硫效率

1)采用多功能综合型脱硫塔,将浓缩、脱硫吸收、洗涤、除雾等功能集于1台脱硫塔,脱硫塔采用独特的“多级脱硫净化设计”,确保总脱硫效率达96%以上。“多级脱硫净化设计”即烟气在脱硫塔内逐级脱硫,每级脱硫均采用多层喷淋设计(保证喷淋覆盖率达200%),循环脱硫液经高效喷嘴雾化,在高度叠加的喷淋区对烟气中的SO2等酸性气进行吸收。

2)脱硫塔内环境“逐级”控制。脱硫塔内循环脱硫液的密度逐级降低,逐级脱硫,以保证较高的脱硫效率,并最终清洗掉残余的SO2NH3、亚硫酸铵气溶胶,减少雾沫夹带现象,尽可能避免氨逃逸。

 (3) 脱硫塔内设置独特的喷淋设施。设计中,加大了脱硫塔内循环脱硫液的喷淋密度,而非单纯地增大循环量和液气比,避免循环泵选型过大造成电耗过高;保证塔内喷淋层喷淋覆盖率达200%,使烟气在脱硫塔内与脱硫液充分接触(无死角),保证SO2能与脱硫循环液完全接触并反应。

2.2  独立氧化保证亚硫酸铵的氧化效率

采用脱硫塔外强制氧化系统,即氧化器于脱硫塔外独立设置,多级喷射、循环氧化,脱硫后生成的副产物——亚硫酸铵溶液在氧化器内先进行预氧化,初步氧化后的混合溶液再经多次循环氧化,使气、液强制混合(气、液分别顺流和逆流接触),使氧化反应更加充分,保证亚硫酸铵氧化率达99%,使硫酸铵产品中几乎不含有亚硫酸铵成分,且脱硫塔外设置氧化器避免了系统主体设备——脱硫塔的堵塞。

2.3  全方位控制氨逃逸

不同于一般的氨法脱硫工艺,本工艺采用独特的控制理念有效控制脱硫剂——氨的逃逸,使氨的利用率远超一般的氨法脱硫技术。主要控制措施如下。

更多内容详见《中氮肥》2019年第4

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