氨法脱硫工艺技术研究与设计

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目录

一、概述 (2)

1.氨法烟气脱硫 (2)

2.氨法脱硫原理 (2)

3.氨法脱硫方法及特点 (3)

二、确定工艺流程 (5)

1.方框流程图 (5)

2.工艺流程说明 (5)

三、物料衡算和热量衡算 (6)

1、工艺参数 (6)

2、技术指标 (6)

3、物料衡算 (6)

4、热量衡算 (7)

四、设备选型 (10)

1、脱硫塔 (10)

2、循环泵和氧化风机 (11)

3、旋流器 (12)

4、离心机 (12)

5、干燥机 (12)

6、包装机 (12)

参考文献 (13)

致谢 (13)

附图 (13)

一、概述

1.氨法烟气脱硫

烟气脱硫（FGD）是指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO3)。在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。这里，主要介绍氨法烟气脱硫技术。氨法脱硫即是根据氨与SO2、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，是控制SO2排放的技术。

2.氨法脱硫原理

任何FGD过程都包括两个基本的化学反应过程:①吸收:SO2吸收生成为亚硫酸盐；②氧化:亚硫酸盐氧化为硫酸盐。氨法脱硫以水溶液中SO2和NH3的反应为基础。脱硫塔是烟气脱硫和产生硫酸氨盐的中间装置。烟气中的SO2在脱硫塔中被除去，脱硫塔中是PH值控制为 5.0～5.9的饱和硫酸氨／亚硫酸氨溶液，与SO2的反应，按照下列反应生成亚硫酸氢氨／硫酸氢盐：

（1）SO2 ＋ H2O = H2SO3

（2）H2SO3 ＋（NH4)2SO4 = NH4HSO4 ＋ NH4HSO3

（3）H2SO3 ＋（NH4)2SO3 = 2NH4HSO3

在反应（1）中，烟气中的SO2溶于水中，生成亚硫酸。在反应（2）和（3）中，亚硫酸与该溶液中溶解的硫酸氨／亚硫酸盐反应。喷射到反应池底部的氨水，按如下方式中和酸性物：

（4）H2SO3 ＋ NH3 =（NH4)2SO3

（5）NH4HSO3 ＋ NH3 =（NH4)2SO3

（6）NH4HSO4 ＋ NH3 =（NH4)2SO4

喷射到脱硫塔底部的氧化空气，会按照如下方式将亚硫酸盐氧化为硫酸盐：（7）（NH4)2SO3 + 1/2O2 = (NH4)2SO4

至此，脱硫塔中生成了大量的硫酸氨，硫酸氨溶液饱和后，使硫酸氨从溶液中以结晶形式析出。

3.氨法脱硫方法及特点

工业上氨法脱硫的方法很多，目前应用较广泛的有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等。各种方法都有一些共同的特点，具体如下：（1）脱硫塔不易结垢

由于氨具有更高的反应活性,且硫酸铵具有极易溶解的化学特性,因此氨法脱硫系统不易产生结垢现象。

（2）氨法对煤中硫含量适应性广

氨法脱硫对煤中硫含量的适应性广,低、中、高硫含量的煤种脱硫均能适应,特别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,特别是采用废氨水作为脱硫吸收剂时,由于脱硫副产物的价值较高,煤中含硫量越高,脱硫副产品硫酸铵的产量越大,也就越经济。

（3）无二次污染

氨是生产化肥的原料。以氨为原料,实现烟气脱硫,生产化肥,不消耗新的自然资源,不产生新的废弃物和污染物,变废为宝,化害为利,为绿色生产技术,将产生明显的环境、经济和社会效益。因此,氨法与钙法具有明显的区别。氨法属于回收法,钙法属于抛弃法。抛弃法的缺点是消耗新的自然资源、产生新的废弃物和污染污,具有明显的二次环境问题。

（4）系统简单、设备体积小、能耗低

氨是一种良好的碱性吸收剂,从吸收化学机理上分析,SO2的吸收是酸碱中和反应,吸收剂碱性越强,越利于吸收,氨的碱性强于钙基吸收剂;而且从吸收物理机理上分析,钙基吸收剂吸收SO2是一种气-固反应,反应速率慢、反应不完全、吸收剂利用率低,需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂利用率,往往设备庞大、系统复杂能耗高;而氨吸收烟气的SO2是气-液反应,反应速度快、反应完全,吸收剂利用率高;可以做到很高的脱硫效率,同时相对钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。

（5）氨法具有丰富的原料

氨法以氨为原料，其形式可以是液氨、氨水和碳铵。目前我国火电厂年排放二氧化硫约1000万吨，即使全部采用氨法脱硫，用氨量不超过500万吨/年，供

应完全有保证。

（6）SO2的可资源化

可将污染物SO2回收成为高附加值的商品化产品。其脱硫副产品硫酸铵是一种农用肥料,在我国具有很好的市场前景，硫酸铵的销售收入能冲抵吸收剂的成本,甚至是整个运行成本,特别是对于自身副产液氨或有废氨水的企业来说,可以利用液氨或废氨水作为脱硫吸收剂,达到用废水治理废气的目的,副产品的销售收入还可以给脱硫装置带来一定的经济效益。

二、确定工艺流程

1.方框流程图

2.工艺流程说明

烟气进入脱硫塔与循环浆液逆流接触进行洗涤、降温和吸收，在此过程中含氨吸收剂的循环液将烟气中的SO2吸收，反应生成亚硫酸铵；含亚硫酸铵的液体再与从脱硫塔底部鼓入的空气进行氧化反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，形成硫酸铵稀溶液；

含硫酸铵的稀溶液流至循环槽，通过二级循环泵再送入脱硫塔，再进一步浓缩、结晶后，得到一定含量的硫酸铵浆液，从而形成闭合循环，这样在循环槽中使硫酸铵浓度达到规定值后，通过铵排出泵将生成的硫酸铵浆液送入硫铵后处理系统。

反应后的净烟气经除雾器进行净化达标后再经主烟囱直接排出。

硫铵溶液通过硫酸铵排出泵送入旋流器进一步浓缩后，依靠重力进入离心机，浆液经离心机分离后得到含水率 4.0%的固体硫酸铵，经重力送入干燥机，干燥后含水小于 1.0%，干燥后的硫铵经包装后即可得到商品硫酸铵；离心分离母液进入循环槽重复使用。