一种氨法脱硫系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种氨法脱硫系统，包括氨法脱硫装置，所述氨法脱硫装置包括脱硫塔和循环槽，所述循环槽包括一级循环槽、二级循环槽和三级循环槽，每级循环槽分别与脱硫塔连通，其中，所述脱硫塔的底部设有吸收塔，所述吸收塔的入口区域设有预降温喷淋机构，所述预降温喷淋机构包括预降温喷淋管道，所述预降温喷淋管道上设有多个喷嘴，所述喷嘴能够沿烟气流动方向喷射预降温工艺水。通过在吸收塔入口区域进行预降温喷淋操作，大大缓解了氨法脱硫工艺脱硫出口气溶胶颗粒严重超标的情况；该系统巧妙地在吸收塔入口区域进行预降温喷淋，且根据进口温度与吸收塔浆液浓度的高低控制喷淋水量，效果可控，同时改造程度小，工期短且成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种氨法脱硫系统
本技术涉及氨法脱硫
，具体涉及一种氨法脱硫系统。
技术介绍
近年来，我国工业化的快速发展及煤燃料的大量使用，人们向大气中排放的二氧化硫等有害气体逐年增多，二氧化硫进入大气后，可在局部地区富集并在水的凝集过程中形成硫酸等酸性物质，并伴随着雨水降落下来，从而形成酸雨。随着社会经济的发展，我国在环境保护方面的要求不断提高，政府和民众对二氧化硫削减也越来越重视。我国对火电厂脱硫的治理力度也在不断加大，烟气脱硫的进展迅速，火电企业已装设或正在增设烟气脱硫装置，为缓解日益严重的大气污染问题做出了贡献。目前，国内主要的脱硫工艺包括钙法脱硫、海水法脱硫、双碱法脱硫、钠碱法脱硫及氨法脱硫，其中，前四种工艺由于受到地理位置、脱硫副产品处理、脱硫剂来源及价格等因素影响，使得其应用区域性较强、烟量相对较小或工艺要求简单。而氨法脱硫由于工艺日趋成熟、占地面积小、脱硫效率高等优点，近年来在国内外得到了广泛重视。氨法脱硫工艺主要基于氨与二氧化硫生成脱硫产物进行的，典型的工艺有干式和湿式，其中，干式氨法脱硫包括电子束照射法、碱性喷雾干燥法、固相吸附和再生法及吸收剂喷射等方法，这类方法虽然具有较好的脱硫效率，但其装置能耗、大型化及后续收集副产物等问题是困扰其发展的关键，难以在大型装置中应用。因此，湿式氨法脱硫的应用前景更为广阔。湿式氨法脱硫工艺主要采用氨法脱硫塔脱硫，该工艺脱硫效率高，然而由于其工艺的特殊性，使得脱硫过程中不可避免的会产生亚硫酸铵和硫酸铵气溶胶，存在吸收塔出口气溶胶颗粒物排放浓度大的缺陷，易导致烟囱出口形成“蓝色烟尾”的现象。根据中国电力企业联合会的统计，在2015年签订合同的烟气脱硫新建工程机组中，氨法烟气脱硫机组占4％，与《火电厂烟气脱硫工程技术规范氨法》(HJ2001-2010)颁布时国内氨法脱硫机组占所有烟气脱硫工程机组不到1％相比，氨法脱硫的应用取得了大步发展，并开发了多段分区吸收塔技术代替原有空塔技术，由此表明，湿式氨法脱硫工艺在燃煤烟气治理中将发挥越来越重要的作用，同时，其引起的污染问题已越来越受到社会的关注，消除氨法脱硫吸收塔出口气溶胶颗粒物浓度大的技术需求已迫在眉睫。湿式氨法脱硫工艺通常采用预脱硫塔喷淋预脱硫烟气，再用空塔结构脱硫塔喷淋深度脱硫。但是，脱硫塔在实际运行过程中，气溶胶逃逸严重，通常还要进行对脱硫气溶胶的二次处理，增加了设备的投入和运行费用。针对氨法脱硫工艺在实践中气溶胶颗粒物排放浓度大等问题，国内学者进行了实验室与实践中的研究，如张文武等[1]研究了氨法脱硫工艺气溶胶生成机理与物理特性，并得出气相NH3与SO2反应在硫酸铵气溶胶生成中占主导的结论；彭学江等[2]总结了氨法脱硫在硫酸生产工业的运用问题，并研究通过改造除雾器与加装冲洗水喷雾的方式使脱硫塔出口硫酸铵颗粒平均物浓度从40mg/m3降到25mg/m3。同时，不同工业中的氨法脱硫工艺，在其入口烟气温度不同的情况下，出口硫酸铵浓度表现出不同特性，如硫酸生产工业中先干法脱硫，再氨法脱硫的工艺，在氨法脱硫入口温度60℃下，出口颗粒物浓度仅为2.8-4.2mg/m3；烧结烟气的氨法脱硫塔入口温度分别为140℃左右，在结构更优的氨法脱硫塔情况下，其出口硫酸铵颗粒物浓度却高达280mg/m3；燃煤电厂氨法脱硫塔入口烟气温度在130℃左右，需要在脱硫塔出口增设湿式电除尘器或采用声波凝并等技术，才能使出口硫酸铵颗粒物浓度满足超洁净排放的要求。《燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范》中规定：氨法脱硫塔的结构需分区设置烟气洗涤降温区、SO2吸收区、颗粒物及氨逃逸控制区等，不同功能区间用托盘分隔。其中，烟气洗涤降温区设置1-2层喷淋，SO2吸收区设置不应少于3层喷淋，颗粒物及氨逃逸控制区设置1-2层喷淋，以及不少于3级的高效除雾器，使出口雾滴浓度不大于20mg/m3(其中硫酸铵的浓度约为9mg/m3)。然而，即便是采用上述吸收塔结构设置，在实践运行中上述问题仍阶段性存在，即在吸收塔向尿素生产线输送浓的硫酸铵浆液时，出口气溶胶颗粒物浓度显著大于规范的限值。因此，对氨法脱硫装置结构进行改造以降低气溶胶排放及污染具有十分重要的意义。参考文献：[1]张文武，等.氨法烟气脱硫装置气溶胶排放特性研究[J].热力发电，2013，42(9)，32-37.[2]彭学江，等.氨法脱硫系统工艺优化分析与应用[J].硫酸工业，2017，9，45-48.
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种能够显著降低氨法脱硫工艺脱硫塔出口的气溶胶颗粒物浓度的氨法脱硫系统。根据本技术实施例的氨法脱硫系统，包括氨法脱硫装置，所述氨法脱硫装置包括脱硫塔和循环槽，所述循环槽包括一级循环槽、二级循环槽和三级循环槽，每级循环槽分别与脱硫塔连通，其中，所述脱硫塔的底部设有吸收塔，所述吸收塔的入口区域设有预降温喷淋机构，所述预降温喷淋机构包括预降温喷淋管道，所述预降温喷淋管道上设有多个喷嘴，所述喷嘴能够沿烟气流动方向喷射预降温工艺水。根据本技术的一些实施例，预降温喷淋过程中的水量通过公式进行计算得出：烟气降温水量蒸发量＝烟气降低的热量/蒸发单位质量水所需热量＝(标况湿烟气量×标况湿烟气密度×(入口烟气温度-出口烟气温度)×空气比热容+标况湿烟气量×烟气湿度/水的摩尔体积×水的摩尔质量×(入口烟气温度-出口烟气温度)×水的比热容)/((出口烟气温度-吸收塔补水温度)×水的比热容+水的汽化热)。根据本技术的一些实施例，所述系统还包括预降温喷淋泵，所述预降温喷淋管道的入水口与三级循环槽连通且所述预降温喷淋泵能够为预降温喷淋水提供(0.1-0.3)MPa的雾化压力。根据本技术的一些实施例，所述预降温喷淋管道的入水口与三级循环槽通过一回路管道连通，所述回路管道上设有回水调节阀，所述回水调节阀能够根据吸收塔内浆液密度的高低调整预降温喷淋水量，控制逻辑具体为：依据吸收塔入口烟气温度与浆液含固量来控制预降温喷淋水量，即喷水量随入口烟气温度、吸收塔含固量的变化而变化，其控制方程为：Q1＝V×(1-ε)×ρ烟气×(T1-T2)×α(2)Q2＝V×ε/22.4×18×(T1-T2)×β(3)式中，M为预降温喷淋水量，kg/h；Q1为干烟气放热量，kJ·h-1；Q2为烟气水蒸气放热量，kJ·h-1；V为吸收塔入口烟气量，m3·h-1；ε为入口烟气湿度，％(取值通常在5％～10％之间)；ρ烟气为烟气密度，kg·m-3(根据本技术的一些实施例，取值为1.29kg·m-3)；T1为入口烟气温度，℃(取值通常在100℃～150℃之间)；T2为经预降温区后的烟气温度，℃(取值通常在70～90℃间；优选为80℃)；α为烟气比热容，(1.0kJ·(kg·K)-1)；T3为工艺水温度，℃(通常在10～35℃间，优选为25℃)；β为水的比热容，kJ·(kg·K)-1(具体为4.2kJ·(kg·K)-1)；G固为吸收塔中浆液的含固量，％(取值通常在0-55％之间)；δ为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨法脱硫系统，包括氨法脱硫装置，所述氨法脱硫装置包括脱硫塔和循环槽，所述循环槽包括一级循环槽、二级循环槽和三级循环槽，每级循环槽分别与脱硫塔连通，所述脱硫塔的底部设有吸收塔，其特征在于：所述吸收塔的入口区域设有预降温喷淋机构，所述预降温喷淋机构包括预降温喷淋管道，所述预降温喷淋管道上设有多个喷嘴，所述喷嘴能够沿烟气流动方向喷射预降温工艺水，预降温喷淋过程中的水量通过公式进行计算得出：/n烟气降温水量蒸发量＝烟气降低的热量/蒸发单位质量水所需热量/n＝(标况湿烟气量×标况湿烟气密度×(入口烟气温度-出口烟气温度)×空气比热容+标况湿烟气量×烟气湿度/水的摩尔体积×水的摩尔质量×(入口烟气温度-出口烟气温度)×水的比热容)/((出口烟气温度-吸收塔补水温度)×水的比热容+水的汽化热)。/n

【技术特征摘要】
1.一种氨法脱硫系统，包括氨法脱硫装置，所述氨法脱硫装置包括脱硫塔和循环槽，所述循环槽包括一级循环槽、二级循环槽和三级循环槽，每级循环槽分别与脱硫塔连通，所述脱硫塔的底部设有吸收塔，其特征在于：所述吸收塔的入口区域设有预降温喷淋机构，所述预降温喷淋机构包括预降温喷淋管道，所述预降温喷淋管道上设有多个喷嘴，所述喷嘴能够沿烟气流动方向喷射预降温工艺水，预降温喷淋过程中的水量通过公式进行计算得出：
烟气降温水量蒸发量＝烟气降低的热量/蒸发单位质量水所需热量
＝(标况湿烟气量×标况湿烟气密度×(入口烟气温度-出口烟气温度)×空气比热容+标况湿烟气量×烟气湿度/水的摩尔体积×水的摩尔质量×(入口烟气温度-出口烟气温度)×水的比热容)/((出口烟气温度-吸收塔补水温度)×水的比热容+水的汽化热)。


2.根据权利要求1所述的氨法脱硫系统，其特征在于：所述系统还包括预降温喷淋泵，所述预降温喷淋管道的入水口与三级循环槽连通且所述预降温喷淋泵能够为预降温喷淋水提供0.1MPa-0.3MPa的雾化压力。


3.根据权利要求2所述的氨法脱硫系统，其特征在于：所述预降温喷淋管道的入水口与三级循环槽通过一回路管道连通，所述回路管道上设有回水调节阀，所述回水调节阀能够根据吸收塔内浆液密度的高低调整预降温喷淋水量，控制逻辑具体为：
依据吸收塔入口烟气温度与浆液含固量来控制预降温喷淋水量，即喷水量随入口烟气温度、吸收塔含固量的变化而变化，其控制方程为：



Q1＝V×(1-ε)×ρ烟气×(T1-T2)×α(2)
Q2＝V×ε/22.4×18×(T1-T2)×β(3)
式中，M为预降温喷淋水量，kg/h；Q1为干烟气放热量，kJ·h-1；Q2为烟气水蒸气放热量，kJ·h-1；V为吸收塔入口烟气量，m3·h-1；ε为入口烟气湿度，％；ρ烟气为烟气密度，kg·m-3；T1为入口烟气温度，℃；T2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖育军，邹毅辉，周雪斌，龙岩，
申请(专利权)人：中国能源建设集团华中电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43