论高硫煤烟气脱硫装置的研究

李卫东 寇子明

(1.太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;2.山西潞安煤基清洁能源有限责任公司,山西长治 046200)

论高硫煤烟气脱硫装置的研究

李卫东1,2寇子明1

(1.太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;2.山西潞安煤基清洁能源有限责任公司,山西长治 046200)

随着社会、经济的不断发展,不可避免的给环境造成了一定影响,环境保护形势也日益严峻,高硫煤烟气脱硫装置能有效降低煤烟气含硫量有效保护环境,本文结合工程项目实例,从设计原则、设计条件、设计方案、脱硫副产物处理四大方面进行阐述,以加强高硫煤烟气脱硫装置的研究,并有助于加强我国环境保护。

高硫煤烟气脱硫装置 设计 脱硫副产物

1 引言

大力发展适合国情的脱硫和烟气净化技术是高硫煤能否清洁利用的关键。

2 设计原则

应符合与安全、环保、健康、消防等相关的中国国家标准(GB)、地方标准及电力行业有关法规、标准。要严格执行资源综合利用和“三同时”的原则,积极改进工艺技术,采用无害或少害的工艺,“三废”排放必须符合国家规定的标准。脱硫装置采用1炉1塔,不设烟气旁路,不设GGH。出口二氧化硫浓度小于50mg/Nm3。

3 设计条件(表1)

表1 原料煤规格

4 设计方案

本脱硫工程所采用的氨法脱硫工艺主要由脱硫系统、烟气系统、氧化空气系统、硫铵后处置系统等组成。

4.1 脱硫系统

本工程每台锅炉烟气脱硫系统设置1套脱硫塔。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故入的氧化空气进行氧化反应,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,通过一级循环泵再送入脱硫塔,再进一步浓缩、结晶后,得到一定含固量的硫酸铵浆液,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,通过二级循环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脱水,含水量达标后再经烟囱排放大气。主要设备如下:

(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。吸收塔采用空塔结构,结晶采用塔内结晶,不采用填料塔。脱硫塔材质为碳钢加鳞片防腐,上部设置除雾器,用以分离烟气夹带的雾滴。为达到设计效率值,浆液喷淋系统按不少于三层设置。脱硫塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成,喷淋系统管道材质为FRP玻璃钢,喷嘴材质为碳化硅。(2)一级循环泵；脱硫塔一级循环泵为离心泵,泵的壳体采全金属,叶轮和入口轴套采用双向钢或相当材料。每个塔共配置3台一级循环泵,2运1备,每台泵可将硫铵溶液以足够的压力送到塔内的吸收段。(3)二级循环泵；二级循环泵为离心泵,泵的壳体采用全金属,叶轮和入口轴套采用双向钢或相当材料。每个塔设置2台二级循环泵,1运1备,正常情况下将塔内的硫铵溶液泵入塔内浓缩段的喷淋层。(4)循环槽；每炉脱硫塔设置1个循环槽；循环槽材料为碳钢+防腐内衬。(5)地坑及地坑泵；脱硫塔附近设有两个地坑,用以收集脱硫系统在运行、冲洗和检修时的排水,坑内壁有防腐内衬。当地坑水位高时,由地坑泵将坑内积水送至循环槽内。每个地坑设置1台地坑泵。

4.2 烟气系统

本期工程每台炉脱硫装置设置一套烟气系统,包括原烟气烟道、净烟气烟道、进口原烟气挡板门,出口净烟气挡板门。本脱硫工程不另设置增压风机,不设GGH。来自锅炉引风机的两路烟气汇合后,经原烟气烟道进入脱硫塔进行脱硫化学反应,脱除SO2后的净烟气经除雾器去除水雾后,经湿烟囱排放。脱硫烟气系统挡板门采用带密封系统的单轴双百叶,挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力,并且不会有变形或泄漏。挡板密封空气系统为2台密封风机(1运1备)。

所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从脱硫塔带来的雾气和液滴的烟道,用碳钢制作,所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从脱硫塔带来的雾气和液滴的烟道,采用可靠的耐高温内衬鳞片树脂或其它材料进行防腐保护。

4.3 氧化空气系统

本项目4塔共用5台氧化风机,3运2备。氧化风机采用罗茨风机。氧化风机流量裕量为10%,压头裕量为20%。从大气中吸入的空气经氧化风机压缩、升压后,通过管道输送,经气体分布器,鼓入脱硫塔底部,与溶液反应,将亚硫酸铵溶液强制氧化成硫酸铵溶液。

4.4 硫铵后处置系统

设置一套硫铵后处理系统,用于硫铵浆液分离、干燥。塔底浆液的硫铵结晶浆液含固量约达到规定值后,通过二级循环泵送入旋流器浓缩后,含固量达到40～50%,依靠重力进入离心机,浆液经离心

表2 装置硫铵产量表

机分离后得到含水率4%的固体硫铵,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铵；离心分离母液进入循环槽重复使用。

主要设备如下:(1)旋流器；本项目共设置1套旋流器,旋流器的处理量为40m3/h。(2)离心机；共配置2台离心脱水机,1运1备,能在全速运转下,连续进行进料、分离、洗涤、卸料等工序。每台离心脱水机出力为4t/h,脱水后硫铵固体含水率为≤4%。(3)干燥机；共设置干燥系统1套,主要脱除硫铵表面水和结晶水。干燥机包括鼓风机、干燥器以及旋风分离器,引风机等。出料固体含水率小于1%。(4)包装机；共设置包装系统1套,包装机保证产品连续包装,并能自动称量、自动累积总量等功能。每套生产能力为5t/h。

5 脱硫副产物

5.1 脱硫副产物数量

本工程脱硫副产物为硫酸铵(含水率1%以下),其产量见表2。

5.2 脱硫副产物综合利用

本项目产生的硫酸铵的产物含游离酸量小于0．2%,水分含量不高于1%(重量比),硫酸铵品质符合GB535-1995硫酸铵化肥标准中合格品要求。本项目所产硫酸铵将包装后作为化肥进行综合利用。装置设有硫酸铵储存仓库,可供装置15天储存量。

6 结语

综上所述,在该项目中遵循科学的设计原则,根据项目实际设计条件,进而进行针对性的方案设计,此高硫煤烟气脱硫装置不仅能达到脱硫的效果,并且能变废为宝创造出脱硫副产物进行有效利用。

[1]陆瑞源.燃用高硫煤脱硫添加剂在烟气脱硫装置中的应用[J].电力科学与工程,2014(3).

[2]李荣利,傅文玲,Christina L.Frazier,Greg T.BielaWski周皓.电站湿法烟气脱硫改造和高硫煤烟气脱硫的经验[N].第十四届二氧化硫、氮氧化物、汞、细颗粒物污染控制技术与管理国际交流会,2010.