扬子石化热电厂660th锅炉的烟气氨法脱硫设计

摘要：具有自主知识产权的氨法脱硫技术应用于扬子热电厂相当于660t/h锅炉的烟气脱硫，经 168小时试运测试，具有脱硫效率高、电耗低、运行稳定等特点，副产物硫酸铵化肥满足农用化肥标准，没有废物排放，没有废水处理，是真正具有循环经济的湿法脱硫技术，扬子热电厂脱硫工程的稳定运行，标志着国产氨法脱硫技术已经开始应用于大型火电厂烟气脱硫，技术和工艺走向成熟。

1 概述

扬子热电厂烟气脱硫工程使用了江苏世纪江南环保公司具有自主知识产权的氨法脱硫工艺，同时采用了该公司的多项脱硫塔专利技术进行设计，工程自 2007年 05月 8 日开始建设， 2008年06 月 27日建设结束，并于2008年7月26日16：00开始进行全关挡板门168小时满负荷性能测试，2008年8月2日16：00结束。

2、脱硫工艺原理

2.1 反应原理

氨法脱硫技术以水溶液中的NH3和SO2反应为基础，在多功能烟气脱硫塔的吸收段，氨水将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脱硫中间产品亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液，见反应方程式为（1）；在脱硫塔的氧化段，鼓入压缩空气进行亚硫铵的氧化反应，将亚硫铵直接氧化成硫铵溶液，见反应方程式（2）。

SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3 (1) (NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2)

在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩，得到5-10%硫铵固体的硫铵浆液，硫铵浆液经旋流浓缩、离心分离、干燥、包装等工序，得到硫铵产品。

2.2 工艺流程

利用合成氨生产过程中回收的氨水或液氨吸收锅炉烟气中的二氧化硫，生成硫铵浆液，硫铵浆液在硫铵系统经多次浓缩并干燥后得到硫铵产品；脱硫后的净烟气由塔顶直接排放；脱硫过程蒸发的水分由工艺水系统以及氨水中的水补充。工艺系统主要包括烟气系统、 SO2吸收系统、吸收剂供给系统、亚铵氧化系统、工艺水系统、硫铵系统等。

3 工程概况

扬子石化热电厂5～9#炉烟气脱硫工程，采用氨法脱硫工艺，脱硫剂为液氨，产品为硫酸铵。设两个吸收塔，分别处理5～7#号炉（3×220t/h锅炉）的全部烟气和8～9#炉（220t/h+410 t/h锅炉）的全部烟气，脱硫效率按不小于95％设计，系统由烟气系统、脱硫吸收浓缩氧化系统、脱硫剂储存和输送系统、工艺水系统和消防水系统、硫铵脱水系统、硫铵包装贮存系统等组成。

液氨进厂方式为汽车运输，设置有汽车卸车设施；液氨贮存周期满足5～9#锅炉脱硫4天用量。液氨罐两个。硫铵库容为7天。净烟气采取塔顶直排方式。

4 设计参数

4.1 烟气量及组成

总烟气量1500000Nm3/h（干态）、二氧化硫含量：最低1700 mg/Nm3、正常2100mg/Nm3。单塔处理烟气量750000Nm3/h(干态)。烟气中的尘含量：8～9#炉200mg/Nm3(干态)、5～7#炉500mg/Nm3(干态)。

原烟气组成(v/v) ：O2 5.6%；N2 80.1% ；CO2 14.2% ；CO 30ppm

4.2 烟气来源

4×220t/h+410t/h锅炉（其中：5～8#炉220t/h，9#炉410t/h）

4.3 原烟气中湿含量

6.0%

4.4 原烟气温度

平均138℃，最高150℃

5 主要设备配置情况

5.1 工艺及设备部分

5.1.1 烟气系统

引风机出口甲、乙侧挡板门、烟道联络挡板门、升压风机入口门及其执行机构和相关附件、热工仪表等，升压风机、烟道膨胀节及相关的附属设备。

5.1.2 SO2吸收系统

完整的脱硫塔系统：带有防腐内衬的钢制塔体(含塔顶烟囱)、脱硫塔喷咀及内部构件、除雾器、脱硫塔的所有基础埋件、脱硫塔的平台扶梯等金属构件。

完整的一级循环泵,二级循环泵,结晶泵。包括：泵、电机、联轴器、法兰，内衬、冲洗装置及其必要的附件，泵和电机的共用基础底板及地脚螺栓等；

一级循环槽、二级循环槽、结晶槽的联合槽，二级循环槽搅拌器,结晶槽搅拌器等。

完整的氧化风机。包括：氧化风机及其润滑系统、带过滤器的吸入风道、法兰和附件、电机、联轴器、电机和风机的共用基础框架及地脚螺栓，以及冷却水系统等。工艺管道及阀门。

5.1.3 氨储存及供应系统

液氨罐包括氨罐基础、氨罐平台、围堰、遮阳棚；氨泵及其基础，地下槽，自吸泵，事故排放吸收罐，洗眼器，管道阀门，冷却喷淋系统。

5.1.4 副产硫铵及贮存系统

旋流器，离心机，干燥机包括给风机、干燥机加热器、旋风除尘器、卧式沉降离心机、风机、料浆泵和槽、自动包装机（能力留有1~4#炉余量）。

5.1.5 工艺水供应系统

工艺水泵，工艺水槽，管道和阀门。

5.1.6 检修事故槽和泵 5.1.7 泵、箱体、阀门和配件

5.2 主要设备参数

5.2.1 工艺设备

序号 名称 1 2 吸收塔 烟囱 泵 一级循环泵 二级循环泵 工艺水泵 结晶泵 3 槽 一级循环槽 二级循环槽(带搅拌) 工艺水槽 结晶槽(带搅拌) 料液槽(带搅拌) 检修槽 6 7 8 9 110 11 氧化风机 离心机 卧式沉降离心过滤机 旋液分离器 自动包装机 升压风机 规格及型号 数量 单位 单台功率(KW) 台 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 套 台 280 90 18.5 37 11 11 5.5 250 67 56 7.5 1400 直径φ11.5m，高度2 42m,总高90m 500 m3/h 350 m3/h 50m3/h 100 m3/h 200m3 150m3 50m3 150m3 60m3 1000m3 排渣能力:8t/h;, 30m3/h 120m3/h 12t/h 750000Nm3/h, 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 3 2 2 2 1 2 12 液氨罐 200m3 2 台

6 性能保证指标

脱硫除尘系统在燃用设计煤种和校核煤种，锅炉运行范围为锅炉最大连续出力，锅炉设计出口烟气量加10%和出口烟气温度为BMCR工况下数值。任意5分钟平均值。（以下每项指标同时满足）

1、SO2脱除效率： ≥95%

2、SO2排放浓度： ≤150mg/Nm3（干态） 3、烟尘排放浓度：8-9#炉 ≤50mg/Nm3（干态） 5-7#炉 ≤80mg/Nm3（干态）

4、出口NH3排放浓度 ≤8mg/Nm3

5、系统阻力： ≤1000 Pa(烟气从脱硫塔进口至除雾器出口计算) 6、漏风率： ≤3%

7、脱硫除尘系统设备可利用率： ≥95% 8、脱硫系统耗电量 ≤3310kW

9、脱硫系统耗水量 ≤ 80 t/h (不包括氨罐冷却用水) 脱硫系统冷却用水 ≤50 t/h 10、脱硫系统耗汽量 ≤ 2.8t/h 11、脱硫系统耗氨量 ≤ 1.62 t/h 12、脱硫塔主体设备使用寿命 ≥15年

13、脱硫系统设备的噪音不高于85dB(A)（距离设备外1m，操作平台1.2m处测试）

14、除雾器除雾效率 ＜75 mg/Nm3（干态） 15、脱硝效率 ≥40%（参考）

7 168小时满负荷试运结果

7.1 性能指标完成情况

1#系统 表1

序号 内容 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 入塔气量 出塔气量 入塔SO2含量 出塔SO2含量 脱硫效率 塔进口尘含量 塔出口尘含量 除尘效率 单位 Nm3/h Nm3/h 最小值 519582 6375 最大值 577088 1877 1483.05 142.9 99.16 608. 168 72.4 507 410 平均值 2808 699510 1218.32 52.97 96.53 4.08 161 70.6 417 397 设计值 ≤750000 ≤2100 ≤80 ≥95% ≤500 mg/Nm3 978.81 mg/Nm3 8.93 % 91.99 mg/Nm3 484.19 mg/Nm3 151 % 68.8 塔进口NOX含量 mg/Nm3 484 塔出口NOX含量 mg/Nm3 380 10 11 12 13 14 脱氮效率 % 19 1.28 127 600 21.5 6.99 148 660 20.25 2.82 137.5 624 ≤8 平均138 最高150 720 塔出口NH3含量 ppm 塔进口烟气温度 ℃ 增压风机转速 锅炉负荷 n/m t/h 单位 Nm3/h Nm3/h 180/182/180 200/220/215 188\\194\\188 3×220 最小值 最大值 460717 5776 419971 529998 1926.6 204.5 100 592.2 178 70 430 410 20 1.53 179 590 平均值 503509 480315 1617.4 36.17 99.6 405.4 161 56.9 396 339 12.5 1.02 150 572 196/365 设计值 ≤750000 低值1700 平均2100 ≤150 ≥95% ≤200 ≤8 平均138 最高150 600 1×220 1×410 2#系统 表二 序号 内容 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 13 14 出塔气量 入塔气量 入塔SO2含量 出塔SO2含量 脱硫效率 塔进口尘含量 塔出口尘含量 除尘效率 mg/Nm3 1226 mg/Nm3 0 % 97. mg/Nm3 302.5 mg/Nm3 170 % 43.8 塔进口NOX含量 mg/Nm3 375 塔出口NOX含量 mg/Nm3 300 脱氮效率 塔出口NH3含量 塔进口烟气温度 增压风机 锅炉负荷 % ppm ℃ n/m t/h 5 0. 121 550 187/350 205/400 7.2 经济消耗指标完成情况（满负荷）

表三

序号 项目 168进入前168完成后168小时消耗总小时单耗 设计值 累计数 累计数 数 117.6 46.1 217922 19760 -21.2 -24.9 71.5 2916.7 ≤130 ≤50 ≤80 ≤3218 (去除干燥包装额定用电) ≤1.62吨/小时 总水用量（吨） 其中工艺水用量 1 （2#系统） （1#系统） 循环水用量 2 175000 38.4×175000 耗电量（KWh） 35.6×490000 3 氨罐175×0.617 61.7×0.617 69.9 氨消耗量（吨） 吨/小时 198162 4 4 5 146.11 0.87 外购氨 （吨） 331 (1#系统) 86.28 (2#系统) 76.21 417.28 2.48 氨逃逸（kg） 氨利用率（%） 99.7%(以氨逃逸率计) 98.2%（以生成硫铵计） 硫酸铵产量（吨） 607.12 3.813 吨肥/吨氨 3.88 （理论） 8 结果分析

8.1运行指标分析：

1#系统：

由运行数据知 1#系统三台锅炉平均负荷为188/194/188t/h，入塔气量平均为2828m3/h，出塔气量平均为699510 m3/h，脱硫效率96.53%，除尘效率70.6%，运行指标均在设计值以内。

2#系统

由运行数据知 2#系统两台锅炉平均负荷为196/365 t/h，出塔气量平均为503509 m3/h，入塔气量平均为480315 m3/h，脱硫效率99.6%，除尘效率56.9%，运行指标均在设计值之内。

8.2 经济指标分析

总用水量平均117.6t/h（其中工艺用水46.1吨/小时，冷却循环水71.5吨/小时），耗电量2916.7KWh，小时耗氨量0.87吨，氨利用率99.7%，经济指标均达到设计值。

9 系统存在的问题

9.1工艺问题：

9.1.1气体进口尘含量超标

灰尘包裹着硫铵晶核，硫铵结晶不能长大，后期离心机过滤的结晶物含灰较高。

由于灰多、怕堵，有些运转设备被迫开启自身打循环 ，造成电耗较大。 解决方案：

（1）改造电除尘或增上布袋除尘。 （2）除灰卧螺机稳定运行

9.1.2 浓缩段循环量偏小

浓缩段开启两台循环泵温度不好控制，需要全部开启三台循环泵运行。

原因：循环泵叶轮磨损严重，循环量偏小，喷头通量偏小。 解决方案：

（1）解决灰的问题

（2）更换泵叶轮，将喷头加大，增大循环量。

10 结论

（1）脱硫装置适用于中小锅炉时，由于大部分锅炉是三电厂电除尘，烟气含尘量很高，有的高达1000mg/Nm3,一定要注意灰尘对硫酸铵结晶的影响，虽然脱硫装置能除掉部分灰尘，但不要把脱硫装置当成除尘装置来使用。

（2）由168小时试运行数据知，氨法脱硫各运行指标良好，完全达到设计指标，该脱硫方法具有脱硫效率高、电耗低、原料易得、副产品硫酸铵化肥符合农用标准、运行费用低等的点，同时没有废物排放，没有废水处理，真正具有循环经济的特点，扬子热电厂烟气脱硫工程的稳定运行，标志着国产氨法脱硫技术已经开始应用于大型火电厂烟气脱硫，技术和工艺走向成熟。

由于氨法脱硫具有反应速度快、反应效率高、没有三废等特点，特别适用于高硫煤地区和液氨或稀氨水原料来源方便、化学肥料用量大的地区，具有很强的生命力。