CN102489140B - 烟气脱硫脱硝反应剂一体化供给方法及装置 - Google Patents

烟气脱硫脱硝反应剂一体化供给方法及装置 Download PDF

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氨水作脱硫脱硝反应剂的一体化供给方法,包括以下步骤:1)氨水蒸发:通过控制蒸发器的温度和压力将输入的浓氨水中的一部分氨蒸发出来,将其它成分留于氨水中,2)气氨贮存及用于脱硝:氨水蒸发产生的气氨配置缓冲罐进行贮存,并维持一定的压力,用于向脱硝装置稳定供氨和稳定蒸发器的运行;3)稀氨水的贮及用于脱硫:配置相应的稀氨水槽,贮存原氨水蒸发气氨后浓度降低的氨水,用于烟气脱硫;通过抽出蒸发器中的稀氨水以稳定蒸发器的操作压力及浓度,同时稳定地供给烟气脱硫装置用氨水。输入的浓氨水贮存在浓氨水槽中,浓氨水从浓氨水槽进入蒸发器;被蒸发器的加热器升温后氨蒸发为气相,气氨脱硝,稀氨水脱硫。

Description

烟气脱硫脱硝反应剂一体化供给方法及装置
技术领域
[0001] 本发明是环保领域中涉及一种燃煤烟气的脱硫脱硝反应剂一体化供给工艺及装置,具体是指利用不同浓度的氨水(包括工业副产氨水)原料结合氨法脱硫与脱硝的特点进行处理后作脱硫与脱硝的反应剂,实现无残留物、节能的一体化工艺。
背景技术
[0002] 我国是以煤炭为主要燃料的发展中国家,燃煤造成的环境污染日趋严重,治理燃煤烟气中的SO2、NOx十分重要。
[0003] 因具有脱硫效率高、无二次污染、运行费用低、装置可行性高等等优势,氨法烟气脱硫技术在国内应用越来越广泛,氨法脱硫的反应剂可以是液氨、氨水、碳铵、尿素等含氨的碱性物质。
[0004] 目前,烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)和选择性非催化还原与选择性催化还原联合法(SNCR-SCR),其中SCR法脱硝效率高,但其工艺和设备系统较复杂,催化剂昂贵、耗量大,装置运行成本高;SNCR法工艺和设备系统较简单,装置运行成本不高,但脱硝效率不能保证。SNCR-SCR法则结合了两者工艺的特点,有效降低了催化剂的耗量,但其总体结构仍较复杂。
[0005] 随着国家环保标准的提高,选择性催化还原法(SCR)成为主要的脱硝技术。此法需用气氨作反应床的反应剂,目前主要使用液氨和尿素。使用液氨时要用热量对其进行蒸发,将液氨气化为气氨使用,液氨的危险性较大,发达国家用得越来越少,国内在郊区企业有使用。使用尿素时,需要配套热解或水解装置,将尿素分解产生气氨,系统复杂且运行费用高,但在发达国家应用较多,在国内也近郊内的企业基本皆用此方法。
[0006] 而氨水是相对安全的物质,可以满足不同区域的需要。且中国很多化工、化肥企业有副产的氨水,如果使用国外常用的完全蒸发法将氨水全部蒸发,不仅能源高,且氨水中的杂质一部分会进入气相可能会造成催化剂中毒,一部分会积累在蒸发器中造成蒸发器结垢等问题,所以此技术难以在国内氨水特别是副产氨水作脱硝剂的应用。而以本申请人为代表的的环保企业已经在氨法烟气脱硫的应用上取得广泛的实施成就。
发明内容
[0007] 本发明的目的是:提出一种使用氨水作脱硫脱硝反应剂的一体化工艺及装置。采用该工艺能有效地使用氨水作脱硫、脱硝剂,满足区域规划要求。且此工艺能有效使用国内化工等行业副产氨水进行脱硫和脱硝,没有废液排放,也避免了对SCR催化剂的中毒,同时工艺流程简单、系统结构简化、运行条件温和、运行成本低廉,具有较高的实用价值。
[0008] 本发明的技术方案是:氨水作脱硫脱硝反应剂的一体化供给工艺方法,包括以下步骤:
[0009] I)氨水蒸发:通过控制蒸发器的温度和压力将输入的浓氨水中的一部分氨蒸发出来,将其它成分留于氨水中,[0010] NH3.H2O ^ NH3 i +H2O
[0011] 2)气氨贮存及用于脱硝:
[0012] 氨水蒸发产生的气氨配置缓冲罐进行贮存,并维持一定的压力,用于向脱硝装置稳定供氨和稳定蒸发器的运行;
[0013] 3)稀氨水的贮及用于脱硫:
[0014] 配置相应的稀氨水槽,贮存原氨水蒸发气氨后浓度降低的氨水,用于烟气脱硫;尤其是通过抽出蒸发器中的稀氨水以稳定蒸发器的操作压力及浓度,同时稳定地供给烟气脱硫装置用氨水。
[0015] 本发明具体的工艺流程是:所述烟气脱硫脱硝反应剂一体化供给工艺流程为:输入的浓氨水贮存在浓氨水槽4中,浓氨水从浓氨水槽4进入蒸发器I或从稀氨水槽5抽回稀氨水调节蒸发器I中氨水的浓度;被蒸发器I的加热器3升温后氨蒸发为气相,氨水浓度变稀;气氨从蒸发器I的上部引出进入(带加热器3的)气氨缓冲罐2,稀氨水在蒸发器I的底部;气氨缓冲罐2中的气氨通过气氨风机6送脱硝装置,压力充足时或直接送脱硝装置作脱硝还原反应剂使用;稀氨水从蒸发器I底部引出贮于稀氨水槽5,由稀氨水槽5送脱硫装置作脱硫吸收反应剂使用。
[0016] 烟气脱硫脱硝反应剂一体化供给装置,包括氨水蒸发器、气氨缓冲罐、稀氨水槽5和连接管道,氨水蒸发器设有加热器,加热器选用满足蒸发量和操作参数要求的电、汽、热风等热介质。加热方式可以用加热管(板)间接换热方式;也可使用通入热风、蒸汽等热介质进行直接加热方式,直接加热时需考虑对气氨浓度的检测控制。气氨缓冲罐内(尤其是底部)设置加热器,防冷凝液积聚。
[0017] 氨水蒸发器为正负压`操作的容器设计。容积不小于每小时蒸发溶液体积的10%。正常操作液位为容器体积的1/2-2/3。气氨缓冲罐,气氨缓冲罐为正负压操作的容器设计。气氨缓冲罐体积不小于每小时脱硝用氨量体积的3%。操作压力大进可选小些,操作压力小时取大些。
[0018] 反应器和管道材质根据氨水成份确定,一般使用304不锈钢或碳铵防腐。
[0019] 本发明涉及的主要工艺参数为:
[0020] 氨水蒸发的工艺参数:根据氨水气液平衡关系,提高氨水的温度其气相中气氨的含量增加。为了保持气相中气氨的浓度,根据氨水的浓度选择操作温度及操作压力。
[0021] 主要操作参数:原氨水浓度:大于5% ;
[0022]温度区间:45-120°C ;
[0023]蒸发器压力:-0.05MPa-0.2MPa
[0024] 气氨缓冲罐的控制参数需根据蒸发器操作压力与温度确定,需防止溶液冷凝。
[0025] 本发明的有益效果是:本发明工艺可满足区域规划要求,可实现利用化工等行业副产浓氨水进行联合脱硫脱硝。与现有工艺相比,本发明具有如下特点:
[0026] A)本发明将氨法烟气脱硫与氨法烟气脱硝结合,一体化设计,投资省、运行方便;
[0027] B)本发明先利用氨水制成气氨(NH3)用于烟气脱硝将NOx还原成N2,再利用低浓度的氨水进行烟气脱硫副产铵盐或化肥,氨水得到充分利用,没有废水废渣的排放,无二次污染;
[0028] C)本发明在低温低压下进行,操作参数温和,安全性可靠性大大提高。[0029] D)可实现副产氨水的无害化和资源化利用。
附图说明
[0030] 图1是本发明装置和流程示意图
[0031] 氨水蒸发器1、气氨缓冲罐2、加热器3、浓氨水槽5、稀氨水槽5、气氨风机6。
[0032] 五、具体实施方式
[0033] 本发明工艺可分为三大步骤:
[0034] A、氨水蒸发
[0035] 这一步是本工艺装置的关键工序。为避免杂质对SCR脱硝催化剂的危害并节省能源,只将氨水中的一部分氨蒸发出来,将其它成分留于氨水中,其控制温度、压力是关键。
[0036] NH3.H2O — NH3 i +H2O
[0037] B、气氨的贮存及使用
[0038] 氨水蒸发产生的气氨需配置缓冲罐进行贮存,并维持一定的压力,用于向脱硝装置稳定供氨和稳定蒸发器的运行。
[0039] C、稀氨水的贮存及使用
[0040] 原氨水蒸发气氨后氨水浓度降低,可以用于烟气脱硫,故配置相应的稀氨水槽,抽出蒸发器中的稀氨水以稳定蒸发器的操作压力及浓度,同时稳定地供给烟气脱硫装置用氨水。
[0041] 1、主要工艺参数:
[0042] Α、氨水蒸发
[0043] 根据氨水气液平衡关系,提高氨水的温度其气相中气氨的含量增加。为了保持气相中气氨的浓度,根据氨水的浓度选择操作温度及操作压力。
[0044] 主要操作参数:
[0045] 原氨水浓度:大于5%,尤其是5-25% ;
[0046]温度区间:45-120°C,尤其是 70_110°C ;
[0047]蒸发器压力:-0.5MPa-L IMPa,尤其是 0.03MPa-0.1MPa ;
[0048] B、气氨缓冲罐
[0049] 气氨操作参数需根据蒸发器操作压力与温度确定,需防止溶液冷凝。
[0050] 2、装置流程及设备特征
[0051] I)所述烟气脱硫脱硝反应剂一体化工艺及装置的工艺流程为:
[0052] 外界来的浓氨水贮存在浓氨水槽4中,浓氨水从浓氨水槽4进入蒸发器I (也可从稀氨水槽5抽回稀氨水调节蒸发器I中氨水的浓度)被加热器3升温后氨蒸发进入气相,氨水浓度变稀;气氨从蒸发器I的上部引出进入带加热器3的气氨缓冲罐2,稀氨水在蒸发器I的底部。气氨缓冲罐2中的气氨通过气氨风机6送脱硝装置,压力充足时也可直接送脱硝装置作脱硝还原反应剂使用。稀氨水从蒸发器I底部引出贮于稀氨水槽5,由稀氨水槽5送脱硫装置作脱硫吸收反应剂使用。
[0053] 2)蒸发器
[0054] 蒸发器为正负压操作的容器设计。
[0055] 容积不小于每小时蒸发溶液体积的10%。正常操作液位为容器体积的1/2-2/3。[0056] 加热器可选用满足蒸发量和操作参数要求的电、汽、热风等热介质。加热方式可以用加热管(板)间接换热方
[0057] 式。也可使用通入热风、蒸汽等热介质进行直接加热方式,直接加热时需考虑对气氨浓度的检测控制。
[0058] 材质根据氨水成份确定,一般使用304不锈钢或碳铵防腐。
[0059] 3)气氨缓冲罐
[0060] 气氨缓冲罐为正负压操作的容器设计。
[0061] 气氨缓冲罐体积不小于每小时脱硝用氨量体积的3%。操作压力大进可选小些,操作压力小时取大些。
[0062] 气氨缓冲罐底部设置加热器,防冷凝液积聚。
[0063] 3、应用实例:
[0064] 用于220t/h燃煤锅炉烟气氨法脱硫脱硝工程的反应剂一体化工艺及装置,其锅炉烟气量为249000Nm3/h,烟气中SO2含量为2400mg/Nm3、NOx含量为480mg/Nm3。反应剂采用该厂合成氨车间副产的氨水,氨水浓度为15%。
[0065] 设计脱硫效率96%,用10%氨水3.27t/h。SCR脱硝效率80%,用气氨(折纯氨)70.7kg/h。
[0066] 供氨装置流程图见附图。
[0067] 装置主要特征:
[0068] a、蒸发器:
[0069] 采用圆柱形带椭圆形封头的型式,304不锈钢材质,总体积为15m3,操作容积10m3,采用0.5MPal65°C蒸汽为加热源,冷凝水回收去锅炉软水系统。
[0070] b、气氨缓冲槽
[0071] 采用圆柱形带椭圆形封头锥形封头的型式,总体积为5m3,碳钢防腐材质。
[0072] C、浓氨水槽
[0073] 为圆柱形带锥形封头的型式,总体积为100m3,碳钢防腐。
[0074] d、稀氨水槽
[0075] e、为圆柱形带锥形封头的型式,总体积为100m3,碳钢防腐。
[0076] 运行参数与结果:
[0077] 整个装置处理量:
[0078] 进浓度为15%浓氨水量2692kg/h,含尿素0.2%。
[0079] 产出量:气氨72.8kg/h,稀氨水2619 kg/h浓度12.3%。
[0080] 操作温度:溶液63°C,压力0.12MPa
[0081] 所有氨水皆使用,没有残留和外排,满足了脱硫脱硝装置的要求,脱硫装置脱硫率达96.5%,副产硫铵化肥1.3t/h,脱硝装置脱硝率为82%。

Claims (1)

1.氨水作脱硫脱硝反应剂的一体化供给方法,其特征是包括以下步骤: 1)氨水蒸发:通过控制蒸发器的温度和压力将输入的浓氨水中的一部分氨蒸发出来,将其它成分留于氨水中, NH3.H2O ^ NH3 i +H2O 2)气氨贮存及用于脱硝: 氨水蒸发产生的气氨配置缓冲罐进行贮存,并维持一定的压力,用于向脱硝装置稳定供氨和稳定蒸发器的运行; 3)稀氨水的贮及用于脱硫: 配置相应的稀氨水槽,贮存原氨水蒸发气氨后浓度降低的氨水,用于烟气脱硫;通过抽出蒸发器中的稀氨水以稳定蒸发器的操作压力及浓度,同时稳定地供给烟气脱硫装置用氨水; 输入的浓氨水贮存在浓氨水槽中,浓氨水从浓氨水槽进入蒸发或从稀氨水槽抽回稀氨水调节蒸发器中氨水的浓度;浓氨水被蒸发器的加热器升温后氨蒸发为气相,氨水浓度变稀;气氨从蒸发器的上部引出进入气氨缓冲罐,稀氨水在蒸发器的底部;气氨缓冲罐中的气氨通过气氨风机送脱硝装置,或气氨缓冲罐压力充足时或直接送脱硝装置作脱硝还原反应剂使用;稀氨水从蒸发器底部引出贮于稀氨水槽,由稀氨水槽送脱硫装置作脱硫吸收反应剂使用; 氨水蒸发的工艺参数:根据氨水气液平`衡关系,提高氨水的温度其气相中气氨的含量增加;为了保持气相中气氨的浓度,根据氨水的浓度选择操作温度及操作压力; 操作参数为: 原氨水浓度:5-25% ; 温度区间:70-110°C ; 蒸发器压力:0.03MPa-0.1MPa ; 气氨缓冲罐的控制参数需根据蒸发器操作压力与温度确定,防止溶液冷凝;并设有对气氨浓度的检测控制装置,气氨缓冲罐内设置加热器,防溶液冷凝积聚;氨水蒸发器为正负压操作的容器设计;容积不小于每小时蒸发溶液体积的10%,正常操作液位为容器体积的1/2-2/3 ;气氨缓冲罐为正负压操作的容器设计;气氨缓冲罐体积不小于每小时脱硝用氨量体积的3%。
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