火力发电厂氨法烟气脱硫技术探究

MiltonByro

【摘要】就我国能源消耗现状进行分析，煤炭在一次能源消耗中的比重约为75%，充分说明了煤炭燃料在我国能源供给中的重要性。我国的多数发电厂发电均采用火力发电，而煤炭作为主要燃料，在燃烧提供热能的同时，会产生大量的硫氧化物，如何有效的控制火力发电厂烟气中的硫氧化物含量，已受到各火力发电厂的高度关注。本文在分析我国火力发电厂烟气脱硫技术发展现状的基础上，简要探究了氨法烟气脱硫技术，并针对脱硫技术的优化设计进行了具体分析。
【关键词】火力发电厂；氨法烟气脱硫；技术研究
1.我国火力发电厂烟气脱硫技术发展现状
1.1国内火力发电厂烟气脱硫现状
我国当前超过半数火力发电厂的燃料煤炭，煤炭燃烧生成的二氧化硫气体约占全国总排放量的60%以上，这不仅严重影响了我国空气质量，也阻碍着我国电力行业的可持续发展。为了促进火力发电厂的现代化建设与发展，我国政府有关部门对锅炉烟气脱硫十分重视，加之火力发电厂二氧化硫排放标准的制定，更是促进了我国火力发电厂烟气脱硫技术的发展与进步。
1.2烟气脱硫技术研发现状
在火力发电厂的烟气脱硫处理中，主要技术包括干法脱硫，半干法脱硫以及湿法脱硫技术，其中湿法脱硫技术的应用占主导地位，当前我国多数火力发电厂中采用的便是湿法脱硫技术。就当前脱硫技术的应用状况进行分析，由于我国针对二氧化硫排放征收排污费，加之脱硫后电价的上调，都极大的促进了脱硫技术在发电厂中的普及，随着国外现金技术的引进与支持，我国也已经具备了自主研发锅炉烟气脱硫技术的能力，这对于我国火力发电厂今后的发展也有着十分重要的意义。
2.火力发电厂氨法烟气脱硫技术探究
2.1氨法烟气脱硫的分类概述
火力发电厂含SO2烟气的处理工艺核心是利用氨气，SO2和水生成脱硫产物，从而实现烟气脱硫。就当前发电厂中采用的氨法脱硫技术类型进行划分，主要可以划分为简易氨法，湿式氨法以及电子束、脉冲电晕氨法等。简易氨法的主要原理是利用氨气，水和SO2接触反应，生成气溶胶状态下的不稳定亚铵盐，这一脱硫方法没有实现氨的有效回收，并且脱硫产物仍会分解产生SO2，从而形成二次污染。湿式氨法则属于一种比较成熟的脱硫工艺，经过脱硫吸收，中间产品处理以及副产品制造三个阶段，最终在吸收SO2气体的同时，为磷酸等肥料制造提供原料。电子束、脉冲电晕氨法则是将电子束或脉冲电晕照射至氨水混合物中，从而利用强电场作用形成气溶胶，实现对SO2的有效吸收。
2.2氨法烟气脱硫技术特点
由于氨法烟气脱硫技术的采用不会受到锅炉容量和燃煤含硫量等因素的限制，因此在实际使用中的适用范围很广，这也是氨法烟气脱硫技术的首要特点。氨法烟气脱硫技术除了能够快速适应煤质与锅炉负荷变化之外，还具有很高的脱硫效率，不仅可以将脱硫效率稳定的控制在95%以上，还可以有效降低烟气中的二氧化碳和烟尘含量。在氨法烟气脱硫处理过程中，由于脱硫装置具有较强的适应能力，因此设备运行也具有良好的可靠性与稳定性。此外，氨法脱硫技术的产物是硫酸铵，这恰恰是含氮含硫化肥的重要原料，在实现发电厂烟气有效处理的同时，也避免了资源浪费，促进了资源优化配置的有效实现。
2.3典型氨法脱硫工艺探究
火力发电厂烟气的氨法脱硫技术反应基础是以下两反应方程式：SO2+H2O+XNH3=（NH4）XH2-XSO3，（NH4）XH2-XSO3+1/2O2+（2-X）NH3=（NH4）2SO4。在氨法脱硫的工艺流程中，烟气通过脱硫增压风机，经GGH降温处理后温度稳定在100℃左右，降温处理后的烟气在被注入脱硫塔，在氨化液循环处理后生成亚硫酸铵。在完成了初步脱硫处理后，烟气进入到再热器，当加热温度到达70℃后，通过烟囱进行排放。在吸收塔对烟气中的SO2进行喷淋吸收的过程中，为进一步增加反应接触的面积和时间，主要采用的是石膏脱硫常用结构。反应过后产生的亚硫酸铵聚合在吸收塔底部，并最终被氧化为硫酸铵，最后经过过滤，结晶和分离等过程，制成商品硫酸铵化肥。
3.氨法烟气脱硫技术优化设计探究
3.1脱硫塔系统优化
在氨法脱硫装置的实际工作中，由于烟气的吸收操作需要在60℃环境下进行，并且低温状态更易促进系统对烟气的有效吸收，因此为了有效的控制烟气进入系统的温度，就要在烟气入口加装GGH设备，从而在控制烟气进入系统温度的同时，提高烟气排放温度，为氨法烟气脱硫效率的提升提供了有力的保障。在脱硫塔系统的优化中，为了进一步提高脱硫效率，还要将氨水转化为雾化的形式与SO2接触反应，通过增加接触面积，实现对烟气中SO2的全面吸收。在相同排气量的情况下，气液接触面积的增加不能够仅仅依靠增加吸附剂量实现，更多的是要利用氨水的雾化并与烟气进行接触，随着接触次数的增加，烟尘会凝结成水滴低落，SO2也会溶解在水滴中，从而在有效节省用水量和氨用量的前提下，实现氨法脱硫效率的有效提升。
3.2曝气系统优化
经过初步脱硫处理后的杂质溶液主要集中在反应塔的底部，加之洗涤液的融入，使得溶液中亚硫酸根离子的含量进一步增加，为了促进硫酸铵的过饱和析出，便需要向反应塔底部提供充足的氧气，从而加快亚硫酸根离子的氧化。就反应塔曝气系统的优化进行分析，其主要影响因素包括硫酸根及亚硫酸根离子浓度和反应温度。杂质溶液中硫酸根离子浓度的增加，会在一定程度上抑制亚硫酸根离子的氧化，而亚硫酸根离子浓度的升高，也会影响溶液的氧化速率，因此为了实现对溶液中离子浓度的有效控制，曝气系统可以采用喷嘴曝气管装置向浆液池中排入微小的氧气泡，从而通过控制气泡排入速率实现对溶液中离子浓度的有效控制。随着温度的升高，氨法脱硫中浆液的氧化效率越明显，因此曝气系统的优化也要强调对温度的有效控制，通过将温度稳定的控制在50℃左右，以保证浆液氧化反应的稳定进行。
3.3硫酸铵提取系统优化
在发电厂氨法烟气脱硫的硫酸提取工艺中，较为经济实用的是自然饱和结晶技术，在这一技术实际应用中，不需要消耗过多的额外蒸汽，从而在控制设备投入成本的同时，实现了硫酸铵的固体结晶。氨法脱硫烟气在经过洗涤处理后，下塔体中会储存大量的亚硫酸铵和硫酸铵溶液，经过氧化处理后，亚硫酸铵会氧化为硫酸铵。在氧化结晶处理后，大部分硫酸铵溶液和补充氨溶液会再次进入脱硫塔，通过与高温烟气结合实现对烟气中SO2的有效吸收。为了优化硫酸铵提取系统，必须着重强调温度与浓度的协调控制，在保持温度恒定的前提下，将硫酸铵浓度控制在40%左右，从而为后期的干燥作业提供便利。
4.结语
氨法烟气脱硫技术的采用对于我国火力发电厂的现代化发展有着重要的推动作用，不仅有效的控制了SO2等污染物的排放，也实现了氮、硫元素的资源优化配置，就当前我国氨法烟气脱硫技术发展进行分析可知，我国发电厂对于氨法脱硫技术的研究虽取得了巨大进步，但仍有部分的系统问题需要改进，只有在结合发电厂自身生产实际的基础上对氨法烟气脱硫设备进行改进与完善，才能切实深入的实现氨法脱硫技术的优化。
【参考文献】
[1]肖文德，张静娴.中小发电厂燃煤锅炉烟气脱硫技术路线的选择[J].北京：化学工业出版社，2009，08（10）：25～48
[2]胡晓飞，朱天兵. 火电二氧化硫污染控制技术分析[M].北京：中国环境科学出版社，2008，34（9）：100～136
[3]付国光，张新颖.资源回收型湿式氨法烟气脱硫技术[J].中国环保产业，2011，11：27～48