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氨法烟气脱硫湿式电除尘技术的工业应用 胡小吐 广东佳德环保科技有限公司，广州 510663 摘要 燃煤电厂采用湿式钙法或氨法脱硫， 利用喷淋碱液吸收烟气中的 SO2。脱硫后尾气含有大量的钙盐或铵盐的固 态和液态微粒， 这些细微颗粒物气溶胶随烟气从烟囱排出后进入大气， 成为灰霾的重要组成部分， 是形成 PM2. 5污染的 主要原因之一。介绍了 J- TECH 氨法脱硫及湿式电除尘 电除雾 技术的原理、 工艺流程、 技术特点， 阐述了该技术在 传统氨法脱硫技术上的关键突破， 经应用验证实际运行脱硫效率大于 98， 出口颗粒物浓度小于 20 mg/m3， 氨逃逸低 于 5 mg/m3， 出口烟气无铵盐夹带， 达到预期目标。 关键词 氨法脱硫; 湿式电除尘器; 气溶胶; PM2. 5 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201502017 THE INDUSTＲIAL APPLICATION OF WESP IN AMMONIA FGD Hu Xiaotu Guangdong J- Tech Environment Science Co． ，Ltd，Guangzhou 510663，China AbstractCoal- fired power plants remove SO2using wet limestone- gypsum or ammonia desulfurization，and using spray lye to absorb SO2in flue gas． After desulfurization tail gas contains a large amount of calcium salt or ammonium salt of solid and liquid particles，these tiny particles aerosol with smoke into the atmosphere from chimney，become the important part of dust- haze， which is one of the main causes of PM2. 5pollution． This paper introduces the principle，process flow，technical features of J- TECH ammonia desulphurization and wet electrostatic precipitator technology，and expounds the technology of the key breakthrough on the traditional ammonia desulphurization technology． It is verified by use that the actual operation desulfurization efficiency is more than 98，the particulate matter concentration at outlet is less than 20 mg/m3，the ammonia escape is below 5 mg/m3，and no amnonium carried by flue gas at the outlet of stack． The technology reaches the expected target． Keywordsammonia FGD;WESP;aerosol;PM2. 5 收稿日期 2014 －04 －10 1氨法烟气脱硫现状 氨法烟气脱硫吸收剂为 NH3， 与烟气中的 SO2的 反应是气/液两相反应， 反应速率高， 快速完全， 对 SO2的吸收能力比其他工艺高。对高硫煤质也能达 到 97 ～ 99 的脱硫效率。由于氨易溶于水， 在液 气比一定的情况下， 很容易提高其对 SO2的吸收能 力， 满足燃料含硫量波动时的脱硫要求。在石化行业 采用氨法烟气脱硫工程具备的有利条件包括 有液氨 或废氨水供应， 有复合肥装置可供利用， 有完善的氮 肥销售体系， 符合我国“低碳环保” 、 “节能减排” 与 “循环经济” 的发展方向。 氨法脱硫液气比小， 系统阻力低， 装置小时电耗 比湿式钙法低近 40。副产物硫酸铵作为农用化 肥， 有较高的经济价值， 能够显著降低装置的运行费 用， 无废水废渣， 具有明显的经济效益和环保效益。 如采用废氨水作为脱硫剂， 又能变废为宝， 符合节能 减排、 循环经济的要求。 氨法脱硫母液介质及最终产物易溶于水， 对设备 的磨损及其引起的堵塞风险都明显低于其他工艺。 流程简洁， 易于实现长周期稳定运行。 目前常规投入运行的绝大部分氨法脱硫后段， 只 有折板式除雾器， 虽然 SO2依赖氨的强制加入达到排 放标准， 但烟囱检测口的雾滴和颗粒物检测浓度很难 达到真正意义上的 75 mg/m3以下。常见的问题 如下 08 环境工程 Environmental Engineering 1 烟囱飘雨、 PM2. 5气溶胶烟羽拖尾明显， 持续时 间长， 污染环境。 2 硫铵随酸雾夹带飘落、 腐蚀生产生活设施， 影 响厂区和附近居民生活。 3 氨逃逸严重， 铵盐损失大， 影响脱硫系统运行 的经济性。 图 1脱硫尾气烟羽拖尾和铵盐夹带飘雨危害 Fig．1Desulfurization exhaust aerosol plume and ammonium sulphate emission 2脱硫电除雾技术 新国标 GB 132232011火电厂大气污染物排 放标准 要求重点区域 SO2和烟尘分别执行 50 mg/ m3和 20 mg/m3的限值。J- TECH 公司在氨法烟气脱 硫后段采用湿式电除尘 电除雾 技术， 结合脱硫塔 工艺设计， 实现了脱硫效率高， 氧化快速， 除雾能力强 的预期， 显著降低可见烟气浊度， 成功解决了 PM2. 5气 溶胶烟雾超标、 硫铵液滴夹带和氨逃逸等问题。 J- TECH 氨法烟气脱硫及电除雾一体化工艺系统 主要由预洗塔、 吸收塔、 电除雾器、 氧化系统、 硫铵装 置等设备组成， 其工艺流程详见图 2。 图 2 J- TECH 氨法烟气脱硫及电除雾工艺流程 Fig．2The flow chart of J- TECH ammonia FGD- WESP process 1 烟气经除尘后进入脱硫系统， 经预洗塔、 吸收 塔喷 淋 吸 收，NH3与 烟 气 中 的 SO2反 应 生 成 NH4 2SO3和 NH4HSO3， 经氧化成 NH42SO4， 完成 热化学吸收过程。 2 吸收后烟气经电除雾器除雾， 控制残氨逸出， 高效捕集微细雾粒子， 控制 SO3排放， 解决脱硫系统 尾气氨逸出以及气溶胶酸雾排放等问题， 净化后尾气 送烟囱排放。 3 硫铵母液经后处理脱水干燥成为农用铵肥。 3电除雾技术对脱硫气溶胶烟雾的控制 气溶胶是由固体或液体粒子分散并悬浮在气体 介质中形成的胶体分散体系， 其粒径比单一气体分子 大但小于 500 μm。空气中超过 65 的 PM2. 5来自煤 的燃烧， 其中主要是燃煤电厂， 锅炉烟气在湿式脱硫 吸收塔运行过程中， 除了喷淋气液接触中形成粒径 10 ～60 μm 的雾滴 这些雾滴包括悬浮物和溶解盐 以外， 还存在严重的气溶胶 含硫铵、 氨雾、 酸雾、 水 雾、 微尘等 ， 其粒径为 0. 001 ～10 μm， 机械式折板除 雾器只能除去 ＞ 40 μm 的雾滴， 很难满足对 PM2. 5控 制的现实要求。 电除雾器是通过静电控制装置和直流高压发生 装置向除雾器电场供电， 阴极线和阳极板间形成强大 的电场， 空气分子被电离， 瞬间产生大量的电子和正、 负离子， 在电场力的作用下作定向运动， 构成了捕集 雾粒子的媒介。雾粒子在电场中荷电， 在电场力的作 用下， 作定向运动， 抵达捕集雾滴的阳极板上。荷电 粒子在极板上释放电子， 酸雾被集聚， 在重力作用下 流到储槽中， 达到净化除雾的目的。电除雾原理与电 除尘器原理相似， 能够高效除去 0. 01 ～100 μm 的气 溶胶细微颗粒物。 图 3电除雾器分级收集效率 Fig．3The fractional collecting efficiencies of WESP 4J- TECH 氨法脱硫及电除雾技术的应用及效果 对氨法脱硫技术， NH3与 SO2的反应很快， 但不 18 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 合理的脱硫系统工艺只能以过量加入 NH3来实现低 SO2排放， 直接后果是未反应的过量残氨以气溶胶的 形式被烟气携带外排。J- TECH 氨法烟气脱硫及电除 雾技术从脱硫工艺到尾段除雾全盘考虑， 足够的脱硫 能力在保证 NH3与 SO2化学计量比的情况下具备高 效脱硫， 避免为了单纯的 SO2达标排放过量注氨引起 的大量烟雾， 控制雾源的产生， 同时也合理设计了电 除雾器的除雾能力。在电除雾器电场结构和烟气流 速一定的条件下， 出口雾滴浓度与电除雾器施加电压 等级有密切关系， 更高的电压意味着能够收集更多的 粒子。 2010 年， 巴陵石化采用 J- TECH 氨法烟气脱硫及 电除雾技术， 建设完成一套220 t/h 燃煤电厂烟气脱硫 装置， 工艺流程见图2。设计要求脱硫效率大于 95， 氨逃逸小于8 mg/m3， 排放雾滴浓度小于75 mg/m3。 表 1、 表 2 给出了 J- TECH 氨法脱硫及电除雾工 艺的运行性能及消耗指标。本脱硫工艺以质量分数 约为 5的废氨水为吸收剂， 无需液氨。脱硫后的产 物输出外运， 硫酸铵质量分数为 35 ～38。 表 1氨法烟气脱硫性能指标 Table 1The perance index of ammonia FGD 项目设计指标运行指标 标准烟气量/ m3 h －1 270 000240 000 出口 SO2浓度/ mg m－3 ≤100 ≤40 出口氨浓度/ mg m －3 ≤8 0 11 出口烟气雾滴/ mg m －3 ≤75 14. 4 脱硫效率/ ≥95 96 ～99. 9 氧化率/ ≥98 98. 0 ～99. 7 系统阻力/Pa ≤1 400840 ～1 150 脱硫系统耗电量/kW267 表 2装置年消耗产出情况 Table 2The annual consumption and output of device 项目运行指标 耗电量/ 万 kW h213 耗水量/万 m35. 3 5废氨水用量/t18 560 硫铵溶液量/t 9 283 折硫酸铵 固 产量/t3 528 年 SO2脱除量/t 1 712 图 4图 7 给出了该装置的主要运行参数， 装置 已稳定运行 3 年多， 经环保部门多次检测， 各项指标 达到或超过相关标准和设计要求， 脱硫效率为96 ～ 99. 9， 出口烟气 SO2平均浓度≤40 mg/m3， 雾滴浓 度≤20 mg/m3， 氨 逃 逸 ≤ 5 mg/m3， 亚 盐 氧 化 率 98. 0 ～ 99. 9， 有效控制了气溶胶排放， 无硫铵夹 带， 实现了装置建设的预期目标。最新检测结果显 示， 电除雾器出口烟尘浓度 14. 4 mg/m3， 能够满足未 来更严格的环保要求。既保证了 SO2达标排放， 也消 除了烟尘尤其是 PM2. 5气溶胶烟雾的排放， 显著减低 可见烟雾浊度， 消除排烟尾羽。 图 4脱硫岛进出口烟气压力 Fig．4The pressure drop value of the inlet and outlet 图 5进出口 SO2浓度 Fig．5The SO2Concentration of inlet and outlet 图 6亚硫酸铵氧化效率 Fig．6Efficiencies of the ammonium sulfite oxidation 5结论 总结已实施的常规氨法脱硫技术现状， J- TECH 氨法烟气脱硫除雾一体化技术的先进性主要体现如 下方面 28 环境工程 Environmental Engineering 图 7电除雾器高压运行记录 Fig．7High voltage operation data of the WESP 1 开发脱硫专用湿式电除尘 电除雾 器技术应 用于脱硫尾气的除雾治理 传统的机械式折板除雾器 只能除去大于 40 μm 的雾滴， 脱硫电除雾器能够捕 捉并收集0. 01 μm甚至更小粒径的雾滴， 成功解决排 烟降水、 铵盐夹带、 PM2. 5气溶胶烟羽拖尾、 氨逃逸、 烟 囱结晶结块等问题， 实现真正意义上的达标排放。 2 双塔设计 双塔结构从工艺上区别于石化系 统现有氨法脱硫的单塔技术， 脱硫效率高， 可解决结 晶、 堵塞、 结垢和硫铵夹带等关键问题。 3 抑制氨逃逸 通过气相低氨硫比、 强制逸氨吸 收、 电除雾装置捕雾能力抑制雾滴携带氨的排出。 4 高效气液传质使得亚硫酸盐快速氧化。 5 以废治废， 变废为宝 利用废氨水为吸收剂， 以化肥为终产物， 既节省了高额排污费及废氨水的后 处理费， 节省了水资源， 还能增加硫酸铵化肥收益， 具 有明显的经济效益， 尤其符合石化行业的操作特性。 6 工艺流程合理， 系统阻力小， 节能效果明显。 参考文献 ［1］肖文德，吴志泉． 二氧化硫脱除与回收［M］． 北京 化学工业 出版社， 2001. ［2］胡小吐， 姜学东， 朱天乐， 等． 流光放电等离子体氨法烟气脱硫 工艺［J］． 化工学报， 2007， 58 4 1001- 1006. ［3］胡小吐， 王毅， 朱天乐， 等． 流光放电等离子体液相氧化亚硫酸 铵［J］． 物理化学学报， 2007， 23 3 384- 388. ［4］邓康， 胡小吐． 氨法烟气脱硫系统雾滴浓度测定方法［J］． 环境 工程， 2011， 29 S1 237- 238. ［5］Yan Keping， Li Ｒuinian， Zhu Tianle， et al．A semi- wet technological processforfluegasdesulfurizationbycorona discharges at an industrial scale 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