CN110180369A - 氨法烟气脱硫一体化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱硫除尘技术领域，尤其涉及氨法烟气脱硫一体化处理方法。它包括以下步骤：(1)控制脱硫塔空塔气速为空塔气速为：≤2.2m/s；(2)对脱硫后的净烟气进行深度水洗；(3)脱硫塔的尾部设置湿式静电除尘器；(4)在脱硫塔的尾部设置管束式除尘除雾器；(5)在脱硫塔的尾部设置超声波凝并/团聚装置，并增设除雾器；(6)在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，并增设除雾器。本发明不仅完全达到国家环保排放要求而且，彻底解决了气溶胶、氨逃逸两大难题。

Description

氨法烟气脱硫一体化处理方法
技术领域
本发明涉及脱硫除尘技术领域，尤其涉及氨法烟气脱硫一体化处理方法。
背景技术
烟气脱硫系统，采用氨法脱硫的方式。脱硫塔进口SO2约1500mg/Nm3，出口SO2＜50mg/Nm3，通过增加氨水及脱硫液循环量可以保证出口SO2≤35mg/Nm3，但由于氨水增加导致逃逸氨含量增加，并产生气溶胶，导致烟气拖尾较严重。粉尘在几台除尘器布袋更换后，烟气排放颗粒物≤20mg/Nm3，但由于烟气洗涤效果不好，且除雾效率低，导致烟气带液严重，经常存在“烟气下白雨”的现象，从而形成了很大的环保风险。另外在环保比对监测中，因为采用滤筒取样称重方法，经常测得我们烟气排放数据粉尘含量达到100mg/Nm3左右，对我公司的烟气达标排放造成了很大的影响。锅炉烟气脱硫产物硫酸铵溶液的处置方法为：送入氨碱蒸吸工段，在蒸吸预灰桶内与氢氧化钙反应，生成氨气和硫酸钙。气氨经精制盐水吸收后变成氨盐水，然后送联碱系统制碱。硫酸钙送水采工段压滤注井。但由于公司为彻底消除“碱渣无法处理”的环保隐患，现拟定停氨碱装置，氨碱装置停运后，硫酸铵溶液将无法处理，热电锅炉烟气脱硫因此无法正常运行。所以必须恢复硫铵回收装置(脱硫塔内件做相应改造)，将硫铵溶液变成固态硫铵，然后变废为宝，当做产品外卖。
氨/硫酸铵法脱硫中的铵盐属于溶解度较高的盐，其中的亚硫酸盐类具有易二次分解的特性，其中的铵盐类具有随湿烟气夹带挥发的特性，以上特性造成了氨/硫酸铵脱硫的气溶胶(本质是铵盐)、氨逃逸、烟囱雨、烟气拖尾等现象。这些不利现象既是二次污染，也是氨/硫酸铵法脱硫工艺需要解决的技术难题。氨/硫酸铵法脱硫的装置在运行中一般存在这样直接的问题：
1)当烟气负荷较高时，烟尘超标和气溶胶现象较为严重；
2)当烟气负荷非常小时，肉眼观测烟羽较淡较短，烟尘指标也好很多。
以上现象的是由于烟气流速过高，随烟气造成的烟尘二次夹带。
由于铵盐具有很高的清水溶解度，多数的氨/硫酸铵法脱硫厂家在实践中逐渐认识到工艺水洗涤是控制脱硫塔出口烟尘的有效方法，因此水洗措施已经成了氨/硫酸铵法脱硫普遍的控制烟尘手段之一。但是目前的脱硫厂家在水洗技术上普遍存在以下问题：
1)失控的被动的水洗
受到水平衡的控制，工艺水的添加是很有限的。水洗槽中的溶液会在运行一段时间后溶液浓度的会达到平衡，溶液浓度也会逐渐的变浓；溶液变浓后大大的减弱了水洗的功能，直接体现在工程上就是设置了水洗，慢慢地达不到水洗的效果。
2)浅层的有限的水洗
有的厂家为了节省投资或者受到阻力降的限制，仅仅的设置1层，2层的水洗，这样的水洗往往是浅层的水洗，仅仅借了水洗之名，而没有达到水洗之实。
3)高阻力降高能耗的水洗
有的厂家为了提高水洗效果，设置了多层的水洗。但是由于没能解决增加的多层水洗集液器的阻力问题，往往为了控制水洗漏液量采用了传统的水洗集液器，这种形式的水洗集液器会增加整个系统阻力约800Pa到1000Pa以上，大大的增加了风机的能耗。
一般脱硫厂家往往采用较为落后的管式曝气方式。管式曝气是一种低效的落后的氧化方式，在很多行业管式氧化曝气已经逐渐被淘汰。在氨/硫酸铵法脱硫的工艺运行中采用管式曝气也带来了很多的问题，例如：
1)简单的增强曝气量和曝气压力，造成能耗大，维修大。
很多厂家已经意识到管式氧化曝气是低效的氧化方式，但是没有正确的解决方案。仅仅是简单粗暴的选用压高头的氧化风机，在选用高压头氧化风机的同时还需要在氧化曝气层的上方设置多层的二次分布多孔板，这些多孔板很容易出现塌陷和损坏的问题。
2)氧化曝气管道损坏。
氧化曝气管道一般会采用玻璃钢(FRP)材质，在曝气系统的启动和停运时，整个管网具有较大的盲板反作用力，在运行中常见折断等损坏现象。
3)氧化曝气管网氧化曝气量不够、曝气不均匀、管网堵塞、管网被铵盐结晶掩埋。
氧化曝气管在脱硫塔的浓缩段具有氧化曝气和扰动浆液的双重作用。氧化曝气管网往往出现进气端曝气效果好，远离进气端的地方没有曝气效果甚至逐渐堵住的现象；这样不仅没有起到良好的氧化作用，甚至连基本的扰动作用都没有，往往造成脱硫塔在运行一段时间后，在远离进气端和曝气管分布不好的部位的浆液结晶层高度高于曝气层，慢慢掩埋曝气管网，这样被迫需要停运整个脱硫系统，人工清理掩埋部分的结晶层。这样极大的影响了锅炉系统运行的稳定性和连续性。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种氨法烟气脱硫一体化处理方法，它彻底解决了气溶胶、氨逃逸两大难题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
包括以下步骤：
(1)控制脱硫塔空塔气速为空塔气速为：≤2.2m/s；
(2)对脱硫后的净烟气进行深度水洗；
(3)脱硫塔的尾部设置湿式静电除尘器；
(4)在脱硫塔的尾部设置管束式除尘除雾器；
(5)在脱硫塔的尾部设置超声波凝并/团聚装置，并增设除雾器；
(6)在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，并增设除雾器。
降低烟气中烟尘的二次夹带的关键是控制脱硫塔的液泛分率(不同的烟气流速具有不同的液体夹带率和不同粒径的夹带能力)，降低了液泛分率可以通过液滴的重力自沉降来重力降尘。
本发明采用合理的塔内湿烟气流速(空塔气速)来控制脱硫塔的液泛分率，这是降低烟尘夹带的经济有效的，同时也是直接便捷的技术手段。
本发明脱硫系统的空塔气速为：≤2.2m/s。
本发明所述的深度水洗就是采用多层的梯度水洗，包括在脱硫塔设置至少三级的水洗单元，每一级水洗之间都设有梯度；把工艺水直接添加到第三级的水洗槽中，检测和控制第三级水洗槽的浓度；第三级水洗槽的浓溶液输送到第二级水洗槽，第二级水洗槽的浓溶液输送到第一级水洗槽。所述的三级水洗单元中每一级水洗单元均设有气液分离的水洗集液盘。
水洗喷淋层不同于浆液喷淋层，不能简单的将喷淋层喷嘴在水洗喷淋层上套用，或者仅仅将空心锥喷嘴改为实心锥喷嘴来代用。我们根据水洗层的特点专门开发了细颗粒多覆盖率的水喷淋层。填料对于水洗层具有辅助的吸收浸润效果，但是直接借用一般吸收塔的波纹填料，往往造成运行一段时间后填料层堵塞，更换一次填料费时、费力、费财，更不利于整个脱硫吸收系统的连续运行，我们采用独特的宽格填料，在增强了水洗的吸收和浸润效果，同时又没有波纹填料的堵塞问题，保证了运行连续性。
通过深度的清水洗涤，深度的浸润和清水吸收，可以将湿烟气中的铵盐及时有效的溶解在水洗层中，确保了出口湿烟气中铵盐的含量，降低了脱硫塔出口湿烟气中烟尘的浓度。
在不影响水平衡的前提下。降低出口湿烟气的温度，减少了出口湿烟气的水含量，在同样含铵盐浓度的湿烟气的情况下，就会等比例的减少出口的烟尘浓度。
因此，一方面通过降低出口湿烟气的饱和温度，对湿烟气进行冷凝冷却疏水；另一方面通过高效的疏水装置对湿烟气进行二次疏水；以上方法都可以有效地降低出口湿烟气的含水量，从而有效地降低烟尘量。
在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，可以将湿烟气降低一定的温度，从而大量的降低湿烟气的饱和水量，析出大量的溶液；在脱硫塔出口，在烟囱上我们设置了专门的二次疏水装置，可以有效地对冷凝水进行收集；
通过综合的湿烟气疏水，可以大量的减少湿烟气的带水量，减少了出口湿烟气中铵盐的含量，降低了脱硫塔出口湿烟气中烟尘的数量。
利用单塔多循环的原理，设置多个不同pH值和浓度的浆液区对烟气中的二氧化硫逐级逐步的吸收脱除。
在脱硫塔下层设置浓缩喷淋层，此层的浆液浓度最高、pH值较低，其作用主要是对烟气进行预脱硫、洗涤除尘、降温，同时利用高温烟气对浆液进行加热，使浆液在塔内进行饱和结晶。
在浓缩层上方设置吸收喷淋层，此层的浆液浓度较低、pH值较高，其作用主要是对烟气进行吸收脱硫。
通过浆液分层喷淋，可使得烟气在离开浆液喷淋时夹带的浆液浓度低，从源头上减少烟气中的尘含量。
严格控制pH，较高的pH有利于脱硫，但是不利于控制氨逃逸和气溶胶。
本发明采用单塔双循环设置两个独立的pH和浆液浓度空间，第一个空间pH在3～4.5；第二个空间pH在4.5～6.5。低pH值的浆液浓缩区有利于亚硫酸铵的快速氧化和控制气溶胶，中等pH值的浆液吸收区有利于吸收和高转化率氧化，稍高pH值得浆液高效吸收区有利于高效的脱硫。设置多相多循环也同时有效地解决了脱硫效率、亚硫酸铵氧化和烟尘控制的问题。
脱硫塔结构设计如下：
二层洗涤浓缩脱硫喷淋层；三层吸收脱硫喷淋层；三级深度水洗层；三级屋脊除雾器层；一级微米凝并层；一级丝网除雾器层。
本发明具有以下有益效果：
1)SO2≤35mg/Nm3(标态，干基，实际氧)；
2)粉尘≤5mg/Nm3(标态，干基，实际氧)；
3)氨逃逸≤3mg/Nm3；
不仅完全达到国家环保排放要求而且，彻底解决了气溶胶、氨逃逸两大难题。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说明。
包括以下步骤：
(1)控制脱硫塔空塔气速为空塔气速为：≤2.2m/s；
(2)对脱硫后的净烟气进行深度水洗；
(3)脱硫塔的尾部设置湿式静电除尘器；
(4)在脱硫塔的尾部设置管束式除尘除雾器；
(5)在脱硫塔的尾部设置超声波凝并/团聚装置，并增设除雾器；
(6)在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，并增设除雾器。
降低烟气中烟尘的二次夹带的关键是控制脱硫塔的液泛分率(不同的烟气流速具有不同的液体夹带率和不同粒径的夹带能力)，降低了液泛分率可以通过液滴的重力自沉降来重力降尘。
本发明采用合理的塔内湿烟气流速(空塔气速)来控制脱硫塔的液泛分率，这是降低烟尘夹带的经济有效的，同时也是直接便捷的技术手段。
本发明脱硫系统的空塔气速为：≤2.2m/s。
本发明所述的深度水洗就是采用多层的梯度水洗，包括在脱硫塔设置至少三级的水洗单元，每一级水洗之间都设有梯度；把工艺水直接添加到第三级的水洗槽中，检测和控制第三级水洗槽的浓度；第三级水洗槽的浓溶液输送到第二级水洗槽，第二级水洗槽的浓溶液输送到第一级水洗槽。所述的三级水洗单元中每一级水洗单元均设有气液分离的水洗集液盘。
水洗喷淋层不同于浆液喷淋层，不能简单的将喷淋层喷嘴在水洗喷淋层上套用，或者仅仅将空心锥喷嘴改为实心锥喷嘴来代用。我们根据水洗层的特点专门开发了细颗粒多覆盖率的水喷淋层。填料对于水洗层具有辅助的吸收浸润效果，但是直接借用一般吸收塔的波纹填料，往往造成运行一段时间后填料层堵塞，更换一次填料费时、费力、费财，更不利于整个脱硫吸收系统的连续运行，我们采用独特的宽格填料，在增强了水洗的吸收和浸润效果，同时又没有波纹填料的堵塞问题，保证了运行连续性。
通过深度的清水洗涤，深度的浸润和清水吸收，可以将湿烟气中的铵盐及时有效的溶解在水洗层中，确保了出口湿烟气中铵盐的含量，降低了脱硫塔出口湿烟气中烟尘的浓度。
在不影响水平衡的前提下。降低出口湿烟气的温度，减少了出口湿烟气的水含量，在同样含铵盐浓度的湿烟气的情况下，就会等比例的减少出口的烟尘浓度。
因此，一方面通过降低出口湿烟气的饱和温度，对湿烟气进行冷凝冷却疏水；另一方面通过高效的疏水装置对湿烟气进行二次疏水；以上方法都可以有效地降低出口湿烟气的含水量，从而有效地降低烟尘量。
在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，可以将湿烟气降低一定的温度，从而大量的降低湿烟气的饱和水量，析出大量的溶液；在脱硫塔出口，在烟囱上我们设置了专门的二次疏水装置，可以有效地对冷凝水进行收集；
通过综合的湿烟气疏水，可以大量的减少湿烟气的带水量，减少了出口湿烟气中铵盐的含量，降低了脱硫塔出口湿烟气中烟尘的数量。
利用单塔多循环的原理，设置多个不同pH值和浓度的浆液区对烟气中的二氧化硫逐级逐步的吸收脱除。
在脱硫塔下层设置浓缩喷淋层，此层的浆液浓度最高、pH值较低，其作用主要是对烟气进行预脱硫、洗涤除尘、降温，同时利用高温烟气对浆液进行加热，使浆液在塔内进行饱和结晶。
在浓缩层上方设置吸收喷淋层，此层的浆液浓度较低、pH值较高，其作用主要是对烟气进行吸收脱硫。
通过浆液分层喷淋，可使得烟气在离开浆液喷淋时夹带的浆液浓度低，从源头上减少烟气中的尘含量。
严格控制pH，较高的pH有利于脱硫，但是不利于控制氨逃逸和气溶胶。
本发明采用单塔双循环设置两个独立的pH和浆液浓度空间，第一个空间pH在3～4.5；第二个空间pH在4.5～6.5。低pH值的浆液浓缩区有利于亚硫酸铵的快速氧化和控制气溶胶，中等pH值的浆液吸收区有利于吸收和高转化率氧化，稍高pH值得浆液高效吸收区有利于高效的脱硫。设置多相多循环也同时有效地解决了脱硫效率、亚硫酸铵氧化和烟尘控制的问题。
脱硫塔结构设计如下：
二层洗涤浓缩脱硫喷淋层；三层吸收脱硫喷淋层；三级深度水洗层；三级屋脊除雾器层；一级微米凝并层；一级丝网除雾器层。

Claims (5)

1.一种氨法烟气脱硫一体化处理方法，它包括以下步骤：
(1)控制脱硫塔空塔气速为空塔气速为：≤2.2m/s；
(2)对脱硫后的净烟气进行深度水洗；
(3)脱硫塔的尾部设置湿式静电除尘器；
(4)在脱硫塔的尾部设置管束式除尘除雾器；
(5)在脱硫塔的尾部设置超声波凝并/团聚装置，并增设除雾器；
(6)在脱硫塔的尾部设置冷凝装置，并增设除雾器。
2.根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫一体化处理方法，其特征在于：所述的深度水洗包括在脱硫塔设置至少三级的水洗单元，每一级水洗之间都设有梯度；把工艺水直接添加到第三级的水洗槽中，检测和控制第三级水洗槽的浓度；第三级水洗槽的浓溶液输送到第二级水洗槽，第二级水洗槽的浓溶液输送到第一级水洗槽。
3.根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫一体化处理方法，其特征在于：所述的三级水洗单元中每一级水洗单元均设有气液分离的水洗集液盘。
4.根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫一体化处理方法，其特征在于：还包括采用单塔双循环设置两个独立的pH和浆液浓度空间，第一个空间pH在3～4.5；第二个空间pH在4.5～6.5。
5.根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫一体化处理方法，其特征在于：脱硫塔结构设计如下：二层洗涤浓缩脱硫喷淋层；三层吸收脱硫喷淋层；三级深度水洗层；三级屋脊除雾器层；一级微米凝并层；一级丝网除雾器层。
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