FCL氨法脱硫技术在锅炉烟气脱硫中的应用

目前,我国大型燃煤机组的脱硫装置基本上都是引进国外的技术和设备,并以石灰石—石膏法为主。但对于小型燃煤机组而言,由于石灰石—石膏法占地面积大、投资大、运行费用高、副产物处置困难等问题而难以推广。FCL氨法脱硫工艺具有占地面积小、投资相对较小、副产硫酸铵可作为肥料销售、运行费用低、可同时脱氮等特点,适合在小型燃煤机组中推广。
工艺流程
FCL氨法脱硫工艺流程主要分为预洗涤、SO2 吸收、亚硫酸铵氧化和蒸发结晶等工序。脱硫系统主要由烟气系统、浓缩塔浓缩系统、脱硫塔吸收系统、回收系统、供氨系统、烟气在线监测系统、电气及 DCS控制系统等组成。
1烟气系统
脱硫技改的4台锅炉中, 1、2号炉出口烟气进入1号脱硫系统,净烟气经1、2号炉烟道排入烟囱; 3号炉烟气分别或同时送入1号或2号脱硫系统; 4号炉烟气进入2号脱硫系统,净烟气经3、4号炉烟道排入烟囱(砖烟道经耐酸混凝土防腐处理) 。
2浓缩系统
烟气进入冷却浓缩塔,与同向喷淋的浓缩液接触后,烟温降至60℃左右,然后进入脱硫塔,浓缩液经烟气加热蒸发后得以浓缩。当浓缩液密度达到 1 240 kg/m3 左右时,由取出液泵抽至硫酸铵回收系统。浓缩塔和脱硫塔之间设有连通管道,可自动平衡浓缩塔液位,无需人工调节。浓缩塔采用玻璃鳞片防腐,喷嘴采用钴6合金材料。
3吸收系统
脱硫塔吸收系统共设置3台浆液循环泵,塔内设3层喷淋。氨液加至第一喷淋层,加氨后的脱硫液pH值控制在6. 0～6. 5之间。第二、第三喷淋层起到进一步脱硫和防止氨逃逸的作用。在喷淋层的上部设有一层工艺水喷淋,主要作用是保持塔内液位和减少氨的逃逸。脱硫塔体采用玻璃鳞片防腐, 喷淋管为FPR材料,喷嘴为钴6合金材料。烟气进入脱硫塔后自下向上流动,首先与第一喷淋层的脱硫液反应。
在脱硫塔出口处设置两级除雾器,阻力降低于 200 Pa,并设有自动清洗系统。除雾器系统的烟气水分设计值为低于75mg/m3 (本文烟气量均为标准状态值) 。除雾器冲洗周期为每8 h冲洗1min。
吸收系统按吸收与氧化一体化设计(亚硫酸铵质量分数控制在20%左右) ,氧化空气由2台罗茨风机提供。氧化空气经设置在脱硫塔底部的曝气器鼓出,细小气泡均匀分散到脱硫液中,将脱硫液中的亚硫酸铵和亚硫酸氢铵氧化成硫酸铵。
4回收系统
来自脱硫取出液泵的硫酸铵浓缩液,首先进入浓缩进料槽,再进入蒸发结晶器。在蒸发结晶器内, 硫酸铵料液经高温蒸汽加热而蒸发,产生的蒸汽经真空系统喷淋冷却成水后进入脱硫塔循环使用。由于蒸发器为负压运行,硫酸铵料液在低于沸点条件下蒸发,大大降低了蒸汽的耗用量,而蒸汽凝结的疏水则全部回收至疏水箱重复利用。当料液含固量达到一定程度时,将料液放入浓浆槽,再由浓浆泵打入冷却结晶槽,料液的热量由循环冷却水系统带走。晶体完全析出后,再用离心机甩干成为水分小于 415%的硫酸铵。在布置回收系统管线时,应尽量减少弯头数量,同时在蒸发浓缩工艺管线上加装快装接头,这样就可以分别用压缩空气、蒸汽、水进行冲洗,保证管线的通畅。
5供氨系统
供氨泵将10% ～20%的氨水打入脱硫循环泵出口管中,经静态混合器混合均匀后进入第一喷淋层。加氨流量由供氨泵变频控制。由于氨水极易挥发,对于卸氨过程中挥发出来的氨气,采取了将其导入脱硫塔的措施,避免了氨气的浪费和环境污染。
6在线监测系统
脱硫塔进、出口烟道上分别安装了二氧化硫分析仪,用以监测原烟气和净烟气中的二氧化硫,在线监控脱硫效率和SO2 排放浓度;在脱硫塔进口的原烟气管道安装烟尘仪在线监测烟尘;在脱硫塔出口净烟气管道上用NOx 分析仪在线监测NOx 排放浓度。系统按要求自动生成日报和月报,并以出口烟气SO2 浓度为参考指标来调节和控制加氨量。
7控制系统
本工程采用的DCS控制系统,自动化控制率为 95%;通过DCS系统集中控制整个脱硫系统的运行,如实现烟道风门联锁、塔内液位联锁、自动加氨、蒸发结晶器加热联锁、离心机运行监控等,为脱硫系统的安全稳定运行提供了保障。
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