燃煤锅炉氨法烟气脱硫.pdf

燃煤锅炉氨法烟气脱硫 周建宏 甘 艳 普 煜 宁 平 昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650093 摘要 以云南解化集团 75 t h 煤粉炉氨法烟气脱硫工程为例, 研究了氨法脱硫的工艺及在燃煤锅炉装置上的应用, 监 测结果表明 脱硫装置投运后, 系统平均脱硫效率达到 95. 92, 锅炉烟气中SO2排放浓度降到 135 mg m3以下, 大大低 于排放标准。 在此还对运行指标、处理效果及存在问题进行了分析。 关键词 氨法脱硫 FGD 燃煤锅炉 二氧化硫 1 引言 我国 是 酸 雨 大 国, 每 年 SO2排 放 量 约 为 2 000 万 t ,由酸雨造成的损失近 1 000 亿元 。同时我 国又是火电大国 , 预计到 2010 年装机总容量将达 4 亿 kW ,仅火电 SO2排放量将达 1 500 万 t a, 发展可 资源化的火电厂烟气脱硫 FGD ,将烟气中的 SO2变 废为宝,化害为利; 同时产生环保、 社会和经济效益 。 2 锅炉烟气特点 热电厂的锅炉中, 煤、油、气及其他可燃烧的物 质,包括生活垃圾与空气高温燃烧, 产生蒸汽 ,同时排 放含有大量有害物质的烟气。燃煤锅炉烟气通常组 分如表1。 表 1 燃煤锅炉烟气组分表 组分O2CO2N2H2OSO2 10- 6NOx 10- 6SO3 10- 6 HCl 10- 6HF 10- 6 含量4～ 1010～ 1570～ 754～ 12500～ 5 000100～ 1 0005～ 5010～ 201～ 20 云南解化集团所属的自备电厂, 有 75 t h 煤粉炉 3 台,130 t h 煤粉锅炉 1 台 , 75 t h 循环流化床锅炉 1 台 ,燃煤使用附近小龙潭煤矿的褐煤 ; 随着煤层向 深部开采 ,煤质的硫含量偏高造成锅炉烟气中SO2排 放浓度有超标现象, 影响城市空气质量 。 3 脱硫机理 、 工艺流程及工业实现 烟气脱硫的方法很多 ,包括湿法、 干法,但工业化 的方法并不多, 没有普遍适用的脱硫方法 ,只能根据 各种实际情况因地制宜地选用。根据解化集团生产 合成氨的具体情况 ; 选用氨水脱硫, 氨法脱硫属于用 碱溶液吸收剂脱硫的方法, 本质上是回收法 ,具有价 廉及吸收液经适当处理可制得氮素肥料等优点,是一 种经济的脱硫方法。 3. 1 氨法脱硫基本原理 氨吸 收 液 在 吸 收 循 环 过 程 中 逐 渐 成 为 NH42SO3NH4HSO3混合溶液, 氨法实质上是用 NH42SO3NH3HSO3溶液吸收烟气中的 SO2, 在吸 收塔中主要发生如下反应 NH42SO3 SO2 H2O2NH4HSO3 1 NH4HSO3不具有吸收SO2的能力,经补充氨后发生如 下反应 NH4HSO3 NH3 NH42SO2 2 这样又使吸收液恢复了吸收能力 ,用循环泵打回 吸收塔吸收 SO2,同时抽出部分吸收液,送出加工处理。 尾气中含有 O2,因而在吸收过程中还会有如下 副反应 2 NH42SO3 O22 NH4 2SO4 3 2NH4HSO3 O2 2NH4HSO4 4 3. 2 工艺流程 解化集团公司选用的 TS- 75 脱硫装置是利用化 学反应工程中先进的撞击流反应器原理进行设计 ,运 用LS 喷雾吸收法, 以公司合成氨生产过程中铜洗工 号产生的氨含量为 3～ 5的稀氨水作吸收剂, 通 过与高温烟气充分混合、接触 ,烟气经过一、 二级脱硫 反应 ,从而达到脱硫目的 。 来自锅炉的高温烟气从下部进入脱硫塔 ,吸收液 氨水和亚硫酸铵溶液混合物 通过循环泵从塔的吸收 段进入脱硫塔 。烟气在塔内与四级喷淋吸收液进行脱 硫反应后,再经除雾器除雾进入烟囱排空。吸收液循 环吸收到一定浓度,由渣浆泵泵入离心机除渣, 清液送 49 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 去制肥,渣与粉煤灰一并处理。工艺流程见附图。 附图 工艺流程图 3. 3 脱硫系统运行指标及主要生产设备 根据该脱硫装置的设计要求 , 脱硫效率要在 90以上 。为保证装置运行达标 ,考虑到脱硫效率和 氨水成本, 先要求脱硫剂氨水浓度在 5左右, 以后 根据工艺运行的具体情况再作调整。装置的主要控 制点见表 2。 表 2 装置的主要控制点 控制点及位号指标检测方法 氨水贮槽液位 LT01 m玻璃板液位计 吸收液 pH 值 pH01 ≥5pH 计 沉淀池液位 LT02 m插入式液位计 一级脱硫液流量 FT01 m3h- 1 转子流量计 二级脱硫液流量 FT02 m3h- 1转子流量计 烟气温度 T101 ℃≥45PT100热电阻 铵盐浓度 mgL - 1 ≥35化学分析 脱硫率≥90化学分析 在表 2 中的工艺控制指标分析如下 1 吸收液pH 值≥5 控制这一指标是为了保证 吸收液具有脱硫能力, pH 小于 5 吸收液吸收 SO2能 力大大降低。 2 烟气温度 ≥ 40 ℃ 控制这一温度, 一方面是 为了防止烟气在烟道内产生露点腐蚀, 另一方面防止 烟气抬升高度不足。 TS- 75 型脱硫装置主要生产设备见表 3。 表 3 主要生产设备表 设备名称规格材料 反应器 4. 5 m 24 m组合件 储药槽20 m3Q235 1循环泵120 m3 h, 50 m组合件 2循环泵 120 m3 h, 50 m 组合件 沉淀池 80 m3 组合件 离心机 5 m3 h 渣浆泵 5 m3 组合件 4 设施运行效果及分析 该脱硫装置自开始投入试运行来,经过几天的反 复调试 ,装置连续正常运行后, 由有关部门连续取样 进行工程验收监测。监测结果见表 4。 表 4 脱硫装置运行后监测结果 入口SO2 mgm- 3出口 SO2 mgm- 3 SO2脱除率 1 96512793. 5 2 24113594. 0 2 10711994. 4 2 1558796. 0 1 9786296. 7 2 0582498. 8 1 9902198. 9 2 0329595. 3 2 0418895. 7 从表 4 可以看出 装置 脱硫效率最 高可达 98. 9, 最 低 为 93. 5, 平 均 脱 硫 效 率 达 到 了 95. 92。可见 ,只要吸收剂氨水能保持在要求浓度, 脱硫效率都能达到设计要求。脱硫装置使用以后 ,运 行稳定,脱硫效果很好, 达到了设计能力 。脱硫装置 使3锅炉的烟气中 SO2排放浓度降到 135 mg m 3 以 下,远远低于 GB132231996火电厂大气污染物排 放标准I 时段 1 200 mg m 3 的排放标准。3锅炉可 削减 SO2排放量约1 199. 74 t a 。 装置在运行中存在的问题是烟气脱硫后出口温 度偏低,约在 55 ℃左右, 水汽带出较多 , 易造成烟囱 内壁挂灰、酸腐蚀。建议以后在脱硫装置烟气出口增 设加热器或热交换器 ,将出口烟气温度提高。还有氨 水经脱硫反应后形成的溶液暂时未回收 ,是因为现在 仅对 1 台锅炉的烟气进行脱硫。吸收富液产量小 ,如 果再继续将氧化后的硫酸铵溶液进行蒸发结晶,生成 硫酸铵副产品。显得很不经济 ,待以后再上其它锅炉 的脱硫装置后, 再继续氧化及后处理部份 ,形成规模 效益 。 5 结论 1 该脱硫技术采用该公司合成氨生产装置铜洗 工段产生的稀氨水作为脱硫剂 , 不但吸收净化成本 低,而且在脱除 SO2的同时 ,又生成硫酸铵 ,可用于生 产复合肥 , 取得“变废为宝 , 降低治理费用”的效果。 与基本抛弃副产品的钙、镁、 钠法脱硫技术相比、 减少 了二次污染 ,降低了锅炉运行成本。 下转第 90 页 50 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 第五步,根据 7 式得总模糊加权满意度 λ T i 0. 334,0. 601,0. 868 0. 2,0. 3,0. 5 0. 316,0. 549,0. 732 0. 4,0. 7,1 第六步,根据 8 、 9 式得 λ T i的模糊极大集 ma x λ T i 、 模糊极小集 mi n λ T i ,如附图所示 。 附图 模糊极值示意图 第七步 ,根据 10 式得 λ T i的相对优先函数,并确 定最优场址。 f λ T i [0. 736,0,0. 564,1] T 场址的优劣次序为 A4A1A3A2, 所以最优 场址为场址4。 通过定量计算确定的上述场址与专家现场踏勘 后推荐的场址是一致的, 从而证明了模糊多属性决策 方法用于填埋场选址的可行性和合理性 。 6 小结 垃圾卫生填埋场场址选择的影响因素及其权重 在实际中具有模糊性 ,而模糊多属性决策方法能最大 程度地体现垃圾卫生填埋场选址的模糊性 。具体举 例的结果与专家意见的一致性 ,表明模糊多属性决策 方法在填埋场选址中的应用是成功的,是对原有填埋 场选址方法学的拓展 。模糊多属性决策方法只是众 多决策方法中的一种 ,在实际中进行垃圾卫生填埋场 址选择时应该和其他方法综合运用 ,这样才能保证决 策的正确性 。 参考文献 1 刘长礼, 张云, 王秀艳. 垃圾卫生填埋处置的理论方法和工程技术. 北京 地质出版社,1999. 12 14～ 28. 2 沈珍瑶. 城市垃圾填埋场选址的地质水文地质要求. 环境卫生工 程, 1995. 4 32. 3 赫英臣. 固体废物安全填埋场选址与勘察技术. 北京 海洋出版社, 1998. 9. 4 李荣钧. 模糊多准则决策理论与应用. 北京 科学出版社, 2002. 2. 5 龚玉芬, 范贻昌. 铁路建设投资方案评价中的多目标模糊决策法. 华东交通大学学报,2003. 20 2 112～ 115. 6 刘建华, 徐国彬. 关于工程设计方案优选的模糊决策. 工业建筑, 2000. 30 2 30～ 32. 作者通讯处 邵国霞 614202 四川省峨眉 西南交通大学峨眉校 区土木系 2004- 09-21 收稿 上接第 50页 2 该脱硫技术具有对燃煤的含硫量适应性较强 的特点 ,对于煤中含硫量的不同, 可通过调节脱硫剂 的浓度和用量来进行控制, 满足燃煤烟气脱硫指标, 在脱硫的同时, 也能脱去部分氮氧化物和粉尘 ,治污 效果明显 。 3 装置设计紧凑 ,占地面积小, 专用设备少, 设 备一次性投资费用较低, 维修方便 ,工艺操作简单 ,适 合于对有条件的老厂进行技术改造。是一种适用于 中、 小燃煤锅炉烟气脱硫的技术。 参考文献 1 蒋文举、宁平. 大气污染控制工程. 成都 四川大学出版社, 2001. 2 马文斗. 空气污染控制工程. 北京 冶金工业出版社, 1992. 3 黄亚继等. TS-35 型氨法脱硫工业化试验及其经济性分析. 环境工 程, 2004. 2. 作者通讯处 周建宏 661600 云南省开远市 解化集团计控中心 电话 0873 6763982 2004- 08-02 收稿 90 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 number of flue gas. It was indicated that desulfurization of condensing fluegaswas intensified by fog lye. Keywords Ca OH 2slurry droplet, condensing flue -gas, desulfurization and spray PURIFICATION OF ORGANIC WASTE GAS FROM THE WIRE PRINTED DISTRICT OF PRINTED CIRCUIT BOARD PLANTLi Shanhong et al 43 Abstract The flowchart of the intermittent fixed be active carbon adsorption for purification of the organic waste gas was selected in accordance with the organic waste gas pollution problems from the wire printed district of the printed circuit board plant. Through the calculation ability of the causing cold and quantitites of the adsorption. some parameters of the activated carbon adsorption are designed, such as the gas velocity of the empty tower was about 0. 6 m s, the activated carbon is coconut. The activated carbon adsorption bed was designed as double story with drawers. After the adsorption bed purification, practical monitor testified the efficient of the benzene. toluene andxylene purifiedto 81. 59, 83. 50, 85. 43 by adsorption. The waste activated carbon was accumulated and desorption. The recycle organic products were mixed into the diesel oil to be used as fuel of motors. Keywords organic waste gas, production of printed criculit board, activated carbon adsorption and purification ATION OF ATMOSPHERIC POLLUTANTS DURING PRODUCTION OF POLYVINYL CHLORIDE AND TREATMENT MEASURESShi Lijuan et al 46 Abstract It is explained that the production position and features of vinyl chloride monomer during the production of polyvinyl chloride PVCby analyzing the manufacturing process of PVC. Based on which its treatment conditions are also analyzed, and finally high -efficient and feasible controlling measures are proposed. Keywords PVC, production of pollutant, influence and control measures APPLICATION OF AMMONIA PROCESS FLUE GAS DESULPHURIZATION TO COAL -FIRED BOILERZhou Jianhong et al 49 Abstract Taking the project of 75 t h pulverised coal combustion boiler as an example, this paper discusses the application of ammonia processflue gas desulphurization to the coal -fired boiler. The result shows that, with the desulphurization unit is put into operation, average desulphurization effect in the system has reached 95. 92percent, and sulfur dioxide content in the flue gas from the boiler has been reduced to less than 135 mg per cubic meter, which is far lower than the specified limits. This paper also discussed operating index, treatment effect and existing problems. Keywords desulfurization by ammonia process, FGD, coal-fired boiler and sulfur dioxide DESIGN PRINCIPLE OF MODERN SOLID WASTE LANDFILL SITE AND ITS APPLICATION Wang Yanming et al 51 Abstract The design principle of modern landfilling site is summarized herein. An example project called Shanghai Laogang Landfill Site Phase -Ⅳis referred to show the detailed application of the theory. Keywords modern landfilling, design principle, constructing by stages, developing plan, high dimension and double anti-seepaging layer STUDIES ANDTECHNICAL DESIGNS OF ON -SITE TREATMENT OF NIGHSOIL AND KITCHEN GARBAGEChen Zhulei et al 54 Abstract This paper offers a suitof disposal techniques at source of the night soiland kitchen garbage. A pilot -scale system. whichwasused to dealwith the night soil and kitichen garbage from one unit of a residential building for simulationwas designed according to the data of lab-scale trials. The system comprises vacuum collection, anaerobic digestion of solids, composting of digestive sludge and anaerobic -aerobic disposal of mixed sewage. Its handling capacity was0. 2 t d. The night soil and kitchengarbage can be collected at source and disposed at locale, synchronously, the bacterial fertilizer and methane can be produced through the system. Keywords night soil, kitchen garbage, vacuum collection and anaerobic digestion STUDY ONTECHNOLOGY OF OPTIMIZAITONTREATMENT OF LIVING RUBBISHES IN CITIES AND TOWNSLiu Dayi et al 57 Abstract The present situation of technology of treating living rubbish is synopsized, the technology of optimization treatment of living rubbish is put forward, and comparedwith the present technology. The engineering example indicates that the new technology has high efficency of treatment, it isworth popularizing. Keywords cities and towns, living rubbish and optimization treatment technology STUDY ONDETERMINING CONCENTRATIONOF TOTALVOLATILE ORGANICCOMPOUND IN 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 3, Jun. , 2005