氨法脱硫工艺及操作运行简述

本工程项目是为动力中心配备一套完整的氨法脱硫工艺系统，一炉一塔配置，采用塔内结晶方式，塔外配置湿式电除尘器。主要工艺系统包括：烟气系统、脱硫塔系统、塔顶湿式电除尘器系统、吸收剂储存及供应系统、硫铵后处理系统、氯离子控制及油灰分离系统、事故排放系统等。

1工艺简介

1.1 烟气系统简介

脱硫烟气系统的主要作用是进行脱硫装置的投入和切除，为脱硫运行提供烟气通道。

烟气系统包括以下设备及其系统：烟道、净烟气挡板门，挡板门密封风系统、非金属补偿器、脱硫塔、湿式电除尘器等。

原烟气从脱硫入口烟道先进入反应塔浓缩段，对热烟气进行喷淋降温，同时热烟气对硫铵浆液进行蒸发浓缩。降温后的烟气经浓缩段除雾器后进入吸收段进行脱硫反应，经脱硫吸收后的烟气进入水洗段，通过水洗除去烟气中携带的微小硫铵晶体及氨逃逸，水洗后的净烟气进入塔外湿式电除尘器，经湿电出去剩余的粉尘、气溶胶、液滴后进入烟囱排放。

1.2 脱硫塔系统简介

烟气进入脱硫塔浓缩段后，经洗涤、降温至50-60℃后进入脱硫塔吸收段烟气自下而上与喷淋液逆流接触反应，生成的（NH4）2SO3落入吸收液收集托盘进入循环浆液箱。为氧化循环浆液箱浆池内的亚硫酸氨，设置了氧化空气系统，本脱硫系统共配有六台氧化风机（四用

两备）。氧化空气经氧化风分布管注入循环浆液箱浆池，对中间产物进行强制氧化生成脱硫副产品硫铵（NH4）2SO4。氨气通过氧化风管、氧化喷枪供给系统。

经过脱硫吸收后的净烟气，进入水洗段，通过水洗喷淋通过部分气溶胶和氨逃逸，再进入湿电系统。循环浆液箱循环液经循环泵输送至喷淋层，在喷嘴处雾化成细小的液滴，自上而下地落下。在液滴落回吸收液收集托盘的过程中，实现了对烟气中的二氧化硫、三氧化硫、氯化氢和氟化氢等酸性成份的吸收过程。硫铵溶液经浓缩泵送入脱硫塔浓缩段，洗涤高温烟气，使烟气温度降到50-60℃，经浓缩泵循环喷淋，反复蒸发浓缩，最后形成固含量约10%-20%的硫铵溶液去硫铵缓冲箱。按设计条件，循环浆液箱的pH为5.5～6，如果氨加入过量，脱硫塔喷淋液中游离氨较多，其pH值将大于6，造成浪费；如果供氨量不足，脱硫塔喷淋液中含硫酸氢铵，pH小于5.5，此时脱硫效率将降低。因此，根据喷淋液的pH值，可调节氨的加入量。由浓缩段排出的硫铵溶液pH值在3~4左右。

为防止脱硫塔浓缩段浆液混入循环箱，造成循环箱浆液密度升高，脱硫效率下降，脱硫塔浓缩段设置一级除雾器，设置二层喷淋层冲洗、降温烟气，浆液自身得到蒸发浓缩，脱硫塔吸收段设置二级除雾器、二层喷淋层。由于浓缩段浆液中正常运行期间存在硫铵晶体，为防止硫铵晶体沉淀形成大晶块，同时也为给硫铵晶体颗粒与过饱和浆液充分接触从而长大创造条件，防止浆池中浆液密度不均匀，在浓缩段底部设置脉冲悬浮泵进行搅拌。

正常运行期间，通过CEMS在线监测净烟气出口SO2含量、温度、压力等参数，并通过调节氨加入量、增减浆液循环泵投入量来控制脱硫效率、净烟气中SO2的含量、氨的逃逸率、脱硫塔浆液PH值等。

脱硫塔浓缩段出口温度高于70℃时报警，并自动打开事故冷却水排放阀，事故冷却水来自水洗槽。在吸收二氧化硫期间，消耗的水量由工艺水补偿。

1.3公用系统

1.3.1 硫铵结晶脱水系统简介

硫铵结晶脱水系统为公用系统，#1~#4脱硫装置浓缩产生10~20%含固量的浆液，由浓缩泵旁路送至硫铵缓冲箱，再经硫铵旋流泵送至旋流器中进行浓缩，使底流固含量提高到50%左右，旋流器溢流浆液与离心机滤液汇集后进入料液返回箱，通过料液返回泵回到脱硫塔系统，底流进入离心机进行液固分离，得到含水率约为4%的硫铵固体湿物料，经螺旋输送机进入干燥机进行干燥，干燥后硫铵含水率在1.0%以下，进入硫铵成品料斗，经计量包装，送入仓库。

经离心机分离后的硫铵晶体再经振动流化床干燥机干燥，得到含水率≤1.0%的硫铵产品。干燥过程中，通过调节蒸汽的流量控制进入干燥机中的热风温度，控制热空气进口温度为140～160℃，控制床温在150℃左右，出口温度在60～80℃；还可通过调节引风机风口、控制加料量和进风量来控制风温；当进料少时除以上调节措施外，还可打开冷风口，增加风量来保持风温。

1.3.2 液氨储存及蒸发系统简述

液氨由液氨槽车送来，利用槽车罐自身压力和氨卸料压缩机增压的方式将液氨由槽车输入至液氨储罐内储存。液氨储罐内液氨依靠自身压力或通过液氨泵加压的方式送至蒸发器与厂区来的过热蒸汽换热后蒸发为气氨，通过气氨缓冲罐稳定其压力后送至脱硫系统。液氨储罐及气氨蒸发系统紧急排放的气氨以及管线氮气置换时排出的残留氨气均排入氨气稀释罐中，经水吸收后排入废水池，再经废水泵送

至脱硫塔区，进行回收利用。

本系统液氨储存规模：2×200m3；配置3套液氨蒸发器，每台蒸发器的蒸发能力：1500㎏/h。

液氨系统主要的设备包括陆用流体装卸臂、氨卸料压缩机、液氨卧式储罐、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、废水输送泵、压缩空气储存罐及一些安全辅助设施。

1.3.3 工艺水系统简介

工艺水系统由工艺水箱、三台工艺水泵与管道阀门组成。

工艺水系统由主体工程的生产水接入脱硫装置的工艺水箱，由工艺水泵送至脱硫装置各处。工艺水系统的作用是满足FGD装置正常运行（除雾器、管道冲洗水等）用水，工艺水系统还为FGD装置提供各生产部件正常工作所需冷却水。工艺水主要以除雾器冲洗水途径来补充脱硫装置运行时发生的水损失。脱硫系统产生水损失的主要原因是冷却烟气蒸发的水分从净烟气排出。氨区安全运行所需水源引自动力中心生产水和消防水。

1.3.4地坑及事故排放系统简介

每2套脱硫公用设置1套地坑系统，设置2台地坑泵，脱硫系统内的冲洗水、冷却水、排放浆液通过地沟汇集到地坑内，再通过地坑泵返回脱硫系统。

4套脱硫设置1座公用的检修槽，设置1台事故浆液返回泵将事故浆液返回各个脱硫系统中。

1.3.5 控制系统简介

脱硫控制系统采用DCS分散集中控制方式，集中控制室和工程师站布置在脱硫综合楼内。同时还设有控制通信设备，可通过通信方式将一部分信号传送到机组单元控制室，工艺楼内部设低压配电间、变压器室、DCS现场机柜室、工程师站、运行值班室、4.5m~8.5层为电缆夹层。在脱硫控制室内布置有FGD-DCS操作员站及打印机、火灾报警等。

脱硫装置的自动化控制系统采用集散控制系统DCS。整套FGD装置（脱硫装置和辅助系统）的运行是完全自动化的，其主要功能系统包括：数据采集系统（DAS）、顺序控制系统（SCS）、模拟量控制系统（MCS）、电气控制系统（ECS）。在集中控制室内能够完成对FGD及其附属系统的正常启、停，运行的监视、连锁保护和紧急事故处理，以及FGD的效率、性能计算等，保证FGD安全，可靠，经济地运行。

操作人员在集中控制室将通过DCS画面、键盘及鼠标对FGD系统进行监视和控制操作。操作台上装有旁路挡板门紧急打开按钮，以保证FGD在紧急情况下安全快速打开。

热工仪表系统还包括：压力、温度、浓度、密度、液位、流量、烟气连续排放监测系统等。烟气连续排放监测系统（CEMS）用于监测原烟气和烟塔排出的净烟气流量、压力、温度、二氧化硫含量、粉尘含量、氮氧化物、氧量及净烟气氨含量。

脱硫工业电视系统：满足运行人员可在控制室内对生产现场的主要设备运行情况进行必要的监视。

2工艺原理

2.1氨法脱硫工艺反应原理

烟气中S02的吸收过程是在脱硫塔内以水溶液中的NH3与锅炉烟气中的S02反应为基础，在脱疏塔的吸收段，氨水与烟气中的S02发生化学反应，将烟气中的S02吸收，得到亚硫酸铵溶液。在烟气吸收过程中形成的亚硫酸铵(NH4)2SO3，需进一步氧化为硫酸铵(NH4)2SO4才是最终的副产品。我公司烟气湿式氨法脱硫工艺采用的是氨／硫酸铵法，其主要化学反应式如下：

吸收反应为：

（1）SO2+NH3+H2O=NH4HSO3

（2）SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

（3）SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3

（4）NH3+ NH4HSO3=(NH4)2SO3

氧化反应为：（5）2(NH4)2SO3+O2 = 2(NH4)2SO4

2.2 脱硫装置工艺流程

本工程按每炉配置一座反应塔+ 一座循环浆液箱+一座水洗槽设计，原烟气从脱硫入口烟道先进入反应塔浓缩段，浓缩段设有1层喷淋层，设3台浓缩泵（2用1备）进行循环喷淋，对热烟气进行喷淋降温，同时热烟气对硫铵浆液进行蒸发浓缩。降温后的烟气经浓缩段除雾器后进入吸收段，吸收塔上部布置有2层浆液喷淋层，烟气自下而上与喷淋液逆流接触反应，生成的NH4SO3经过收集托盘落入循环浆液箱内，经脱硫吸收后的烟气经屋脊式除雾器后进入水洗段，水洗段设置一层喷淋层，设2台水洗循环泵（1用1备）进行循环喷淋，通过水洗可除去烟气中携带的微小硫铵晶体及氨逃逸，水洗后的净烟气经过屋脊式除雾器除去部分液滴后，进入塔外湿式电除尘器，通过湿电电场荷电，脱除净烟气中的气溶胶颗粒、微细粉尘及液滴后，通过烟囱排往大气。

3 参数规范

3.1脱硫装置规范

FGD装置主要技术经济指标和保证值

表2-1 FGD装置主要技术经济指标和保证值

3.2

液氨品质参数

本系统采用氨气为脱硫剂，以液氨的形态储存，设有蒸发系统，将液氨蒸发为氨气供给脱硫系统，液氨采取外购、槽车运输的方式补充到储存系统。 氨的性质如下：

性状：氨为无色、有刺激性恶臭气体。在适当压力下可以液化，同时放出大量的热量。当压力降低时则汽化，同时吸收周围大量的热。氨有毒，空气中最高允许浓度为30mg/m 3。氨蒸汽与空气混合物的爆炸极限为16-25%（最易引燃浓度17%）。氨极易溶于水（在20℃水中溶解度34%），氨的水溶液呈碱性，0.1mol/L 水溶液的PH 值为11.1。

表2-2 理化常数

3.3硫酸铵品质参数

湿式氨法脱硫工艺的脱硫产品为硫酸铵，其性质如下：

硫酸铵为白色晶体，分子量M=132.13，密度P=1769Kg/m3,熔点mp=235℃.

硫铵饱和溶液的性质：沸点bp=108.9℃;

硫酸铵的溶解度

可见，硫铵的溶解度随温度略有增加，但变化很小，因此硫铵结晶都以蒸发结晶、饱和结晶为主，较少采用降温结晶的办法。本系统采用浓缩段塔内蒸发结晶的工艺生产硫铵。

表2-4 硫酸铵产品标准：GB535-95

注：硫酸铵作农业用时可不检验铁、砷、重金属和不溶物含量等指标。

100%纯度的硫铵的N含量21.2%，因此20.5%N含量相当于硫铵纯度为96.6%。

4脱硫各系统运行控制调整

4.1 脱硫塔主要参数控制：

1.浓缩段液位控制：5.0m-6m。

2.浓缩段PH值控制：3 -4，为保证PH计灵敏度，在PH值较大偏差时，及时冲洗PH计，及时根据需要通知检修检查标定PH计。

3.浓缩段密度控制：1300kg/m3左右，为保持脱水出力及结晶颗粒，必须严格控制脱硫塔密度，密度偏高时，加大脱水出力，必要时可切换工艺水冲洗。为保持经济运行，提倡高含固量脱水，提高设备利用率，降低电耗和磨蚀，但浆液含固量控制不允许超过40%，防止

出现爆发结晶无法脱水。

4.浓缩段除雾器压差控制：不大于300kpa，为防止浓缩段除雾器结晶堵塞，每班应切换工艺水冲洗至少1-2次。

4.2 循环箱系统主参数控制：

1.液位控制：10m左右，实际液位视机组负荷及原烟气SO2浓度灵活控制。

2.PH值控制：5.5-6，PH值过低易腐蚀设备影响脱硫效率，过高影响氧化速率，造成氨逃逸超标。可通过调整液气比、氧化风量及供氨量调节PH值。饱和硫酸铵溶液PH大概在5.6左右。

3.密度控制：1150kg/m3左右，为保证脱水系统正常运行，根据机组负荷控制浆液过饱和度