氨法脱硫工艺设计设计技术研究报告与设计.docx
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氨法脱硫工艺设计设计技术研究报告与设计
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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〕为根底的钙法,以MgO为根底的镁法,以Na2SO3为根底的钠法,以NH3为根底的氨法,以有机碱为根底的有机碱法。
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、水反响成脱硫产物的根本机理而进展的,是控制SO2排放的技术。
2.氨法脱硫原理
任何FGD过程都包括两个根本的化学反响过程:
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的反响为根底。
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的反响,按照以下反响生成亚硫酸氢氨/硫酸氢盐:
〔1〕SO2+H2O=H2SO3
〔2〕H2SO3+〔NH4)2SO4=NH4HSO4+NH4HSO3
〔3〕H2SO3+〔NH4)2SO3=2NH4HSO3
在反响〔1〕中,烟气中的SO2溶于水中,生成亚硫酸。
在反响〔2〕和〔3〕中,亚硫酸与该溶液中溶解的硫酸氨/亚硫酸盐反响。
喷射到反响池底部的氨水,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响活性,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响,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-固反响,反响速率慢、反响不完全、吸收剂利用率低,需要大量的设备和能耗进展磨细、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-液反响,反响速度快、反响完全,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,供给完全有保证。
〔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本钱,甚至是整个运行本钱,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,到达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展洗涤、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,反响生成亚硫酸铵;含亚硫酸铵的液体再与从脱硫塔底部鼓入的空气进展氧化反响,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到达规定值后,通过铵排出泵将生成的硫酸铵浆液送入硫铵后处理系统。
反响后的净烟气经除雾器进展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,浆液经离心机别离后得到含水率4.0%的固体硫酸铵,经重力送入枯燥机,枯燥后含水小于1.0%,枯燥后的硫铵经包装后即可得到商品硫酸铵;离心别离母液进入循环槽重复使用。
三、物料衡算和热量衡算
1、工艺参数
〔1〕入口烟气量:
6.5×105Nm3/h;
〔2〕SO2浓度:
1000mg/Nm3;
〔3〕烟气入口温度:
T=126℃、常压。
〔4〕脱硫率≥95%
2、技术指标
脱硫保证效率≥95%
出口SO2排放浓度≤200mg/Nm3
出口烟尘排放浓度≤50mg/Nm3
NOX脱除效率≥30%
烟气排放温度≥60℃
烟气通过脱硫系统的压降≤1500Pa
脱硫系统耗电量≤187kW·h
脱硫系统耗水量≤9t/h
脱硫系统耗汽量≤0.2t/h
脱硫系统液氨耗量≤280Kg/h
脱硫系统设备的噪音不高于85dB(A)〔距离设备外1m,操作平台1.2m处测试〕
脱硫除尘系统设备可用率不低于95%
脱硫除尘系统漏风率≤3%
除雾器除雾效率≥98%
脱硫塔等主体设备使用寿命≥30年
3、物料衡算
前面已经详细地介绍了脱硫反响的机理,为了确保脱硫率,使氨气过量,由此可知反响的物料比例为:
SO2~NH3~H2O~(NH4)2SO4~O2
2:
2:
2:
1:
0.5
在标准状态下、单位时间烟气中含有二氧化硫质量为
对应的NH3的质量为650kg/h,工艺水的质量为650kg/h。
综合以上计算结果,本局部给出的是一些近似的简化物料平衡计算方法,物料点涵盖了一些主流程。
〔1〕吸收塔出口烟气量G2
〔2〕氨气的量
〔3〕工艺水的量
〔4〕氧化空气量
假设空气通过氧化风机进入喷淋塔后,当中的氧气完全用于氧化亚硫酸铵,即最终这局部空气仅仅剩下氮气、惰性气体组分和水汽。
理论上氧化1mol亚硫酸铵需要0.5mol的氧气。
其数值为
而换算为压缩空气的流量为
〔5〕吸收塔的硫酸铵产量〔干态〕
4、热量衡算
从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器(GGH)降温侧,经GGH冷却后,烟气进入吸收塔〔烟气温度为100℃〕,向上流动穿过喷淋层,在此烟气被冷却到饱和温度,烟气中的SO2被石灰石浆液吸收。
除去SO
及其它污染物的烟气经GGH加热至60℃以上,通过烟囱排放。
设置一套密封系统保证GGH漏风率小于1%。
GGH是利用热烟气所带的热量加热吸收塔出来的冷的净烟气。
在设计条件下且没有补充热源时,GGH可将净烟气的温度提高到60℃以上。
在热烟气的进口与GGH相连的烟道出口安置一套可伸缩的清洗设备,用来进展常规吹灰和在线水冲洗。
清洗装置都有单独的、可伸缩的矛状管和带有单独的辅助蒸汽和水喷嘴的驱动机械。
GGH配一台在线的冲洗水泵,该泵为在线清洗提供高压冲洗水。
自动吹灰系统可保证GGH的受热面不受堵塞,保持净烟气的出口温度。
当GGH停机后,换热元件可用一低压水清洗装置进展清洗。
此低压水清洗装置每年使用两次。
每台GGH上的两个固定的水冲洗装置用来进展离线冲洗。
每一个固定的水清洗装置配有带喷嘴的直管,从有一定间隔的喷嘴中均匀地向换热面喷冲洗水。
烟道上设有挡板系统,以便于FGD系统正常运行和事故时旁路运行。
FGD装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板,一台FGD出口净烟气挡板和一台旁路烟气挡板,挡板为双百叶式。
在正常运行时,FGD进出口挡板开启,旁路挡板关闭。
在故障情况下,开启烟气旁路挡板门,关闭FGD进出口挡板,烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。
所有挡板都配有密封系统,以保证"零〞泄露。
密封空气设两台100%容量的密封空气风机〔一台备用〕和二级电加热器,加热温度不低于70℃。
对于换热器,进入换热器的烟气分成两种,包括要进入脱硫塔〔喷淋塔〕的原烟气〔温度为126℃〕和经过喷淋塔石灰石浆液淋洗后的净化烟道气〔出口温度50℃〕,两股流体在换热器传热。
原烟气的热流量
Qi=
=
净化烟气的热流量
平均传热温差
考虑换热器的热量损失,那么换热器的传热效率为
而换热器的传热效率一般都大于该数值,因此传热效率满足设计要求。
四、设备选型
1、脱硫塔
脱硫塔是氨法脱硫的核心设备,脱硫塔集气液传质、化学吸收、氧化、结晶等多种化工单元功能于一体,具有较高操作弹性和较高的脱硫脱硝功能,氮氧化物脱除率在45%,二氧化硫的脱除率可达95%以上。
标态:
塔流速:
方形
H=16m
①文丘里塔压力损失:
〔60℃值〕
②脱硫塔压力损失:
脱硫塔
烟气分配板
排烟囱
脱硫塔总压力损失:
1+15+4=20
③新增加烟道阻力损失:
总压力损失〔阻力损失〕:
①+②+③=28+20+20=68
,即686.8Pa
2、循环泵和氧化风机
脱硫塔一级、二级循环泵为离心泵,泵的壳体采全金属,叶轮和入口轴套采用双向钢相当材料。
每个塔共配置3台一级循环泵,每台泵可将硫铵溶液以足够的压力送到塔的吸收段。
每个塔设置2台二级循环泵,一运一备,正常情况下将塔的硫铵溶液泵入塔浓缩段的喷淋层。
液气比L/G=4〔循环液量与烟气量的比值,单位:
升/标准立方米〕烟气中水气含量设为8%,那么
①循环水泵流量:
取每台循环泵流量
750
扬程
2台一用一备
②循环水泵电耗量:
选用90KW电机
集水池中PH值控制在5.8-6.2围。
燃煤:
18t/h取煤的平均含硫量0.9%
①计算条件:
烟气量:
温度:
138℃
灰尘:
出口
SO2:
出口
②
3、旋流器
共设置3套旋流器。
旋流器的材料选用PU或KM材料,外表光滑。
旋流器的总容量按设计煤种下4台炉BMCR工况和硫回收工段尾气脱硫产生的硫铵浆液量的100%选择。
每个旋流器的处理量为80m3/h,共5个旋流子〔备用1个〕。
4、离心机
共配置3台可连续也可断续运行的离心脱水机,每台离心脱水机出力为10t/h,脱水后硫铵固体含水率为≤4%。
5、枯燥机
共设置枯燥系统3套,每台枯燥机的生产能力为10t/h。
包括鼓风机、枯燥器以及旋风别离器,引风机等。
6、包装机
共设置包装系统3套,每套生产能力为10t/h。
包括硫铵料仓和包装机等。
参考文献
[1]集团工程化工工艺设计手册:
化学工业,2021
[2]培华化工工程设计概论:
,2005
[3]黄璐化工设计:
化学工业,2001
[4]秋利化工CAD应用根底第二版:
化学工业,2021
[5]柴诚敬化工原理第二版下册:
高等教育,2006
[6]柴诚敬化工原理课程设计**:
**科学技术,1995
致
本次化工设计课程设计为期一个多月,但现在已经圆满完毕。
这次课程设计的完毕也标志着化工设计课程的完毕。
通过这次设计,综合运用了化工设计中所学到的根底知识、设计原那么,并结合以前所学的各方面知识,最终完成设计。
在设计过程中,使得我对以前学过的知识有了进一步的认识,更重要的是让我掌握了化工设计的根本方法〔结果校核、工艺流程图及设备装置图的绘制等〕,让我对自己的专业进一步的了解,为我以后的学习、就业指明了方向。
最后,我还要感我的指导老师xx教师对我的指导与帮助,感我的小组成员〔**、**、**等〕对我的帮助,在大家的合作下,我们顺利的完成了本次课程设计。
附图
氨法脱硫管道仪表流程图
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- 脱硫 工艺 设计 技术研究 报告