CN102600625A

CN102600625A - 与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺

Info

Publication number: CN102600625A
Application number: CN2012100797931A
Authority: CN
Inventors: 王生公; 曹彦
Original assignee: Nanjing Longyuan Environment Co Ltd
Current assignee: Nanjing Longyuan Environment Co Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明属于环保技术领域，涉及与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺，用于氨法烟气脱硫装置。其特点是与副产品硫铵的干燥系统相结合，共用一套热风系统、细小颗粒去除设备及物料处置设备。通过热风量和工段热风的温度控制，达到了去除吸收塔内高浓度铵盐溶液中的氯根离子，同时也可去除其中的飞灰等杂质，从而不仅优化了氨法脱硫装置的吸收、反应、结晶条件，还部分减轻了硫铵脱水、烘干设备的运行负荷。本工艺系统运行灵活，硫铵干燥功能和去除氯根离子功能即可各自单独实现，也可同时实现。

Description

与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于氨法烟气脱硫装置中去除氯根离子的工艺。

背景技术

近年来，随着环保法规的日趋严厉和燃料价格的逐渐上涨，节能环保受到广泛的重视，对火力发电厂烟气的达标排放及烟气处理中节能降耗、运行可靠性提出了更高的要求。氨法烟气脱硫技术属新型清洁技术之一，尽管技术起步较晚，但其突出的优点是：脱硫效率高、可资源化回收二氧化硫形成高附加值的硫铵化肥、电耗低（只有石灰石-石膏法的三分之一）、特别适合中高硫煤机组或对 SO₂排放要求非常严格的地区。因此，近几年来，氨法脱硫在国内有了很大发展。

同石灰石-石膏法工艺脱硫一样，氨法脱硫的循环液中也会富集烟气中的氯离子（CL^-）、氟离子（F^-），由于高浓度CL^-对金属具有很大的腐蚀性，因此湿法脱硫中一般要求控制其浓度小于20000ppm（pH值越低，则要求CL^-控制浓度也越低）。在石灰石-石膏法工艺脱硫吸收浆液中，副产品为难溶解的硫酸钙（CaSO₄），因此，通过两级旋流分离和混凝沉淀处理后，溶液中的盐类以NaCL、KCl为主，可以满足达标排放要求。所以石灰石-石膏法工艺中通过排放一定的溶液达到去除吸收塔浆液中氯离子浓度的要求，例如，对于典型的300MW机组，一般只需排放3~4吨经处理废水，可使吸收塔内浆液氯离子浓度控制在10000ppm以内。在氨法脱硫装置中，是不能采用这一工艺的，因为氨法脱硫工艺中，副产品（硫酸）铵盐的溶解度（大于40%）很大，大量铵离子存在于废水中，是无法就地用经济合理的工艺进行彻底去除的。

根据某2x135mw机组氨法脱硫实际运行经验，在没有外排废水或其它去除氯根离子装置的条件下，塔内溶液中的氯根离子很快就上升到~50000ppm，在pH值4.0附近，这种溶液可以对绝大部分的金属产生腐蚀破坏（由于腐蚀过程是隐性的、非突发性的，一旦发现，诸如泵的叶轮、蜗壳已经腐蚀破坏）。为保证氨法脱硫装置的正常运行，就需要定期定量外排部分高浓度铵盐溶液，如直接用槽罐车外运，这种方式的代价很大。所以迫切需要开发一种经济可行的、节能的、可靠的去除氯根离子的一种工艺。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，而提出的与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺，尤其是用于火力发电厂氨法烟气脱硫装置中去除氯根离子。本发明工艺的特点是与副产品硫铵的干燥系统相结合。

本发明的主要技术方案：与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺，用于氨法烟气脱硫装置，其特征是与氨法脱硫装置副产硫铵的干燥系统相结合去除氯根离子，共用一套热风系统、细小固体颗粒去除设备及物料处置设备。

具体地说，本发明的工艺包括以下步骤：

首先是采用一套热风系统，用热风在蒸发干燥器中对脱硫塔排出的高浓度铵盐含氯根离子溶液进行瞬间雾化混合，细小雾滴蒸发并干燥，稍大的固体颗粒进入下部料斗，再经物料输送设备进入硫铵料仓，细小固体颗粒随热风进入流化床干燥机；

进入流化床干燥机的细小固体颗粒随热风进入旋风分离器，大部分的细小固体颗粒被分离，进入硫铵料仓；含少量硫铵颗粒的热风经离心风机加压送回吸收塔。

上述工艺中，蒸发干燥器入口热风温度：140℃~240℃，出口热风温度：115℃~125℃；流化床干燥机入口风温度115℃~125℃，出口风温度100℃~110℃。

一般地，本发明工艺中，热风在进入蒸发干燥器之前通过变频风机与常温空气混合，调节热风温度在140℃~240℃。

本发明工艺的处理过程无废水产生，产生的固体为硫铵和很少量的氯化铵、氟化铵，微污染的热风（主要是污染物为细小的硫氨颗粒和氨气）送到吸收塔入口烟道，在吸收塔内同烟气一起得到净化。

本发明的优点是热风系统合二为一，不仅简化了热风系统，而且由于硫铵溶液的蒸发干燥需要较高的烟气温度（140℃~240℃），而流化床干燥机入口温度则较低（115~125℃），经硫铵溶液蒸发干燥后的热风温度恰好能满足这一要求，这样就使热风的热量得到进一步的利用，达到了节省了能量的目的。同样，由于采用了一套热风系统，这样细小硫铵的分离设备也可合二为一，以至于后续的物料处置设备均实现了合二为一，工艺过程中获得的硫铵固体颗粒，均进入硫铵料仓，再经自动打包机打包后储运。

本发明中，在蒸发干燥处置高浓铵盐溶液的同时，实际上也部分减轻了脱硫副产物----硫铵脱水干燥处理设备的容量，例如对于燃煤含硫2.7%的135MW机组而言，总的硫铵产量~8t/h，蒸发干燥器需处理高浓度铵盐溶液~3.3t/h，其中含水~2 t/h，副产物铵盐~1.4 t/h，即意味着副产物处理系统的运行负荷可减少15%。

本发明中，由于蒸发干燥器出口热风最终要通过旋风分离器，这样对蒸发干燥器内部固体颗粒的沉降率要求就可以降低，这就意味着可以明显减小蒸发干燥器的尺寸，降低投资。

本发明中，在蒸发干燥处置高浓铵盐溶液的同时，实际上也强制去除了吸收塔内的飞灰等杂质，可以明显改善氨法脱硫装置内的硫铵结晶环境，促进二氧化硫的吸收。

综上所述，本发明的整个工艺流程中，热风从高温度至低温，完成蒸发、烘干、旋风分离的过程，热风的热量得到了合理的利用，达到节能降排的目的。同时，旋风分离设备和硫铵的处置设备实现公用，整体达到减少投资、简化系统、节能减排的目的，为火力发电厂氨法脱硫装置去除氯根离子提供一种可行、可靠、经济合理的工艺路线。

附图说明

附图1是本发明实施例与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺流程示意图。

图中，①-变频风机；②-蒸发干燥器；③-流化床干燥机；④-旋风分离器；⑤-硫铵料仓；⑥-打包称重机；⑦-离心风机。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明工艺加以详细描述。

实施例1：如附图1所示，锅炉空预器引取热空气（温度为~325℃），在进入蒸发干燥器②之前与变频风机①来的常温空气混合，使热风温度在（140℃~240℃）之间可调。从吸收塔蒸发浓缩段或硫铵晶体水力旋流分选器出口引出一定量的含氯跟高浓度铵盐溶液，进入蒸发干燥器②。铵盐溶液经雾化，并与高温热风瞬间充分混合，细小液滴被蒸发烘干，较大颗粒沉降在蒸发干燥器②底部。蒸发干燥器②出口热风温度控制在115℃~125℃。此热风被引至流化床干燥机③，用以干燥脱硫副产品硫铵。流化床干燥机③出口的热风温度为100~110℃，热风通过旋风分离器④将大部分（80%-90%）的细小硫铵分离出来，再经离心风机⑦送往脱硫系统处理。所有的固体颗粒进入硫铵料仓⑤，经打包称重机⑥处置成为袋装的商品硫铵。

上述中工艺流程中的离心风机⑦、流化床干燥机③、硫铵料仓⑤和打包称重机⑥均为氨法脱硫中副产品硫铵干燥处理的常规设备，其中只有变频风机①和蒸发干燥器②为必须增加的设备。这两套设备的作用要求说明如下：

变频风机①：提供冷风并使蒸发干燥器进出口的温度可控。

蒸发干燥器②：可以采购市面上的定型产品，但尺寸可大幅缩小（特别是高度尺寸）。其作用是将高浓度铵盐溶液雾化并与热风充分混合，达到快速蒸发干燥的目的。

本实施例工艺的关键控制参数如下：

蒸发干燥器②入口热风温度：140℃~240℃。硫铵在280℃下就会分解成硫酸氢铵和氨气，而硫酸氢铵的熔点温度为147℃。因此在满足出口热风温度的条件下，尽可能采用较低的温度。

蒸发干燥器②出口热风温度：115℃~125℃。温度太低，则蒸发干燥不彻底，产生结块、糊壁现象，温度太高如超过147℃，则物料中少量的硫酸氢铵或熔融，也会是物料产生结块、糊壁现象。

流化床干燥机③出口风温：100℃~110℃。温度太高，热风耗量大，浪费了能量，温度太低则干燥后硫铵的含水率可能不合要求。

实施例2：

某电厂135MW机组采用氨法脱硫工艺，设计燃煤含硫量2.7%，设计硫铵产量8.0t/h。控制吸收塔溶液内的率根离子浓度10000ppm，经物料平衡计算需要排放的高浓度铵盐溶液量3.4t/h，其中含水2t/h，铵盐1.4t/h。按本发明工艺方法去除氯根离子，主要设计计算参数确定如下：

① 进入流化床干燥机的硫铵物料量为8-1.4=6.6 t/h，含水率~5.0%，一般要求成品硫铵含水率小于1.0%，设计按0.5%计算，则硫铵中的水分蒸发需要的热量~396000kJ。流化床干燥机进出口设计温度分别按120℃和105℃计，需要热风量为~47500Nm³/h。

② 进入蒸发干燥器需要蒸发的水量为2000kg/h，则需要的热量~4800000 kJ。则蒸发干燥器入口热风温度为221℃。

③ 以室温20℃计，锅炉空预器来的325℃热空气量设计值为：31303 Nm³/h，冷空气量为：16197Nm³/h。

④ 变频风机参数确定：设计点Q= 35000 m³/h，变频调节流量范围40%~100%，最大升压4000Pa。

基本的启动运行控制过程1：开启变频风机和离心风机，将变频风机的负荷调节到100%，然后打开热风调节门，通过风门调节和变频调节将蒸发干燥器的入口热风温度调节到140℃，启动硫铵脱水系统和流化床烘干机。这样，在去除氯根离子功能未启动的情况下，硫铵的烘干处理系统也可正常运行。同时对蒸发干燥器入口的铵盐溶液流量和入口热风温度进行缓慢调节，控制蒸发干燥器出口温度在115℃~125℃之间，直到铵盐溶液流量达到设计值。这样，去除氯根离子的功能就启动了。

基本的启动运行控制过程2：开启变频风机和离心风机，将变频风机的负荷调节到100%，然后打开热风调节门，通过风门调节和变频调节将蒸发干燥器的入口热风温度调节到140℃。然后，同时对蒸发干燥器入口的铵盐溶液流量和入口热风温度进行缓慢调节，控制蒸发干燥器出口温度在115℃~125℃之间，直到铵盐溶液流量达到设计值。这时，去除氯根离子的功能就可以正常运行了，但硫铵系统的脱水烘干功能还没有启动。这此条件下，可以启动硫铵的脱水系统和烘干功能，只需控制蒸发干燥器出口温度在设计范围内即可。

从以上实施例可知，本发明的工艺系统运行控制方式灵活、简便，可靠。

Claims

1.一种与硫铵干燥系统相结合的氯根离子去除工艺，用于氨法烟气脱硫装置，其特征是与氨法脱硫装置副产硫铵的干燥系统相结合去除氯根离子，共用一套热风系统、细小固体颗粒去除设备及物料处置设备。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征是包括以下工艺步骤：首先是采用一套热风系统，用热风在蒸发干燥器中对脱硫塔排出的高浓度铵盐含氯根离子溶液进行瞬间雾化混合，细小雾滴蒸发并干燥，稍大的固体颗粒进入下部料斗，再经物料输送设备进入硫铵料仓，细小固体颗粒随热风进入流化床干燥机；进入流化床干燥机的细小固体颗粒随热风进入旋风分离器，大部分的细小固体颗粒被分离，进入硫铵料仓；含少量硫铵颗粒的热风经离心风机加压送回吸收塔。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征是上述工艺中，蒸发干燥器入口热风温度：140℃~240℃，出口热风温度：115℃~125℃；流化床干燥机入口风温度115℃~125℃，出口风温度100℃~110℃。

4.如权利要求1或2所述的工艺，其特征是热风在进入蒸发干燥器之前通过变频风机与常温空气混合，调节热风温度在140℃~240℃。