氨水法在烧结烟气脱硫中的应用

我国年大气排放的SO2 近2 000 万吨,造成的损失超过1 100亿元,控制SO2 和酸雨污染是我国环保工作的中心任务之一。冶炼厂烧结烟气脱硫是环保关卡之一,具有烟气量特别大,温度高, SO2 浓度低,烟气成分相对复杂,脱硫技术难度大的特点。国内外脱硫工艺中钙法技术比较成熟,脱硫产物为石膏。钙法一次投资大,工艺复杂,维护量大,运行成本高。且我国是天然石膏产量大国,脱硫产物石膏没有市场,只能抛弃,导致占用大量土地。这些缺陷使得该技术前景不容乐观。研究、开发适合我国国情,既能满足环保要求又能为企业乐于接受的先进脱硫技术是脱硫界努力的方向。氨法脱硫技术近年来倍受大家的关注。其工艺简单,前期投资少,日常维护量少,脱硫产物为化肥,其运行费用可通过副产物销售大幅度降低。近期我们在一家炼钢厂烧结烟气脱硫项目方案设计中即采用了该工艺,以下做一论述。

1 反应原理

该脱硫原理为喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2 直

接接触进行气- 气换热和瞬时化学反应,反应过程为:

SO2 + H2O = H2SO3

H2SO3 + NH3 = NH4HSO3

NH4HSO3 + NH3 = (NH4) 2SO3

2 (NH4) 2SO

3 + O2 = 2(NH4) 2SO4

2 工艺流程简述

a) 吸收系统:由烟道来的烧结尾气先进入脱硫塔塔顶,由5 %氨水喷淋洗涤、吸收,

90 %的SO2 被脱除, 含硫量达到146mg/ m3 以下,然后在引风机抽吸下经大烟囱排入大气。稀氨水由液氨槽车运来的液氨稀释配臵,存入5 %氨水贮槽,由喷氨泵打入脱硫塔顶进行雾化吸收。塔底吹入压缩空气进行氧化。

b) 蒸发浓缩系统:吸收SO2 后的塔底吸收液为浓度约24 %的硫酸铵溶液,由副产物输送泵送出,先进入过滤器滤除其中所含杂质,然后进入蒸发系统的一效加热器被蒸汽加热到90 ℃左右,加热蒸发出来的气液混和物进入一效分离器,一效分离器内分离出的二次蒸汽进入二效加热器作为二效加热的热源。分离出的液体一部分通过一效循环泵打到一效加热器进行循环加热,一部分进入二效加热器进一步二次蒸发。二效分离器分离出的二次蒸汽进入表面冷凝器,经冷却后冷凝液回厂污水处理系统。分离出的液体一部分通过二效循环泵打到

二次加热器循环加热,一部分(浓度在45 %～50 %) 流入结晶槽。蒸发系统采用真空蒸发,真空度为0. 09MPa。

c) 干燥包装系统:结晶槽内分离的硫铵结晶及少量母液排放到离心机内进行离心分离,滤除母液。离心分离出的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回母液槽,经母液泵打到蒸发系统循环蒸发,经从离心机分离出的硫铵结晶,由螺旋输送机送至沸腾干燥器,经热空气干燥后进入硫铵贮斗,然后称量包

装送入成品库。沸腾干燥器用的热空气是由送风机从室外吸入空气经热风器用低压蒸汽加热后送入, 沸腾干燥器排出的热空气经旋风除尘器捕集夹带的细粒硫铵结晶后,由排风机抽送至湿式除尘器进行再除尘,最后排入大气。

3 工艺特点

a) 脱硫效率取决于氨水的雾化效果、氨水用量和浓度。塔顶喷淋雾化技术质量的提高是保证SO2 充分吸收的关键之一。脱硫塔采用专利技术。自动化控制上对氨水浓度、压力自动调节,保证氨水浓度控制在4 %～5 %左右,浓度太低不能保证脱硫效率,太高造成氨的损失。喷淋压力控制在1. 2Mpa ,满足喷头雾化要求,压力太大反而效果不好。

b) 根据稀硫酸铵溶液量,要将硫铵全部回收,蒸发溶剂处理量大,故选用双效外循环加热真空蒸发技术,采用成套的蒸发装臵。一次蒸发的气体作为二次加热的热源,以降低能耗,二次蒸发为减压50 ℃左右蒸发,确保硫酸铵晶体的析出。

c) 干燥采用传统的沸腾干燥器,利用流态化技术,气固相接触面积大,干燥效率高,技术成熟,操作稳定,成本低。

d) 干燥尾气采用二级除尘,除尘效率达99. 5 %以上,实现无废物排放。

4 工艺流程简图

见图1。

5 氨水法脱硫的优点a) 脱硫效率高,可达到90 % ,能保证环保排放要求;b) 工艺流程结构简单,设备数量少,占地面积小,节省投资;

c) 吸收操作简单,日常维护量少,操作环境佳;

d) 副产品为高效化肥,其销售收入可抵冲脱硫剂和运行费用,经济效益好;

e) 氨水法脱硫不产生二次污染,无废渣、废气排放,对改善环境有重要意义。

随着SO2 对环境污染越来越严重,国家环保局对发电、冶炼行业烟气SO2 排放严格控制,氨法技术的研究和开发已成为一股潮流。其投资省、运行成本低,同时显著的经济、社会和环境效益的特点,使其得到迅速的发展。