[发明专利]氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法及脱硫主塔

说明书

技术领域

本发明属于燃煤烟气中细颗粒物的控制技术领域，特别涉及一种氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法。

背景技术

随着合成氨工业的不断发展以及对湿式氨法烟气脱硫工艺的不断完善和改进，近年来，氨法烟气脱硫工艺由于其气-液或气-气反应速度快、吸收剂利用率高、脱硫效率高及脱硫副产物可回收利用等优点在燃煤电厂逐步得到推广。但是该脱硫过程中容易产生大量的气溶胶微粒，这些气溶胶微粒会影响设备的正常运行，并随烟气排入大气环境中，对环境和人体健康造成严重危害；气溶胶问题已成为影响氨法脱硫工艺推广应用的技术瓶颈。东南大学鲍静静等试验发现，氨法脱硫中形成的气溶胶微粒主要介于0.07~1.0μm粒径段，在某些工况下，脱硫后颗粒物浓度可比脱硫前增加数倍以上，组成为 (NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃、NH₄HSO₄、(NH₄)₂SO₄；可通过以下两种途径形成：第一，氨水挥发逸出的气态NH₃与烟气中的SO₂通过气相反应形成；第二，氨水吸收烟气中SO₂后的脱硫液滴，在高温烟气中蒸发析出固态晶粒（《高校化学工程学报》，2010年第24卷）。由于形成的气溶胶主要属亚微米级微粒，单靠脱硫液的洗涤作用对其难以有效捕集。因此，已有控制方法主要采用在脱硫塔烟气出口处安装湿式静电除尘器，以脱除氨法脱硫过程中形成的气溶胶微粒（如AMASOX氨法、GE氨法、US 6605363B2）；但安装湿式静电除尘器投资运行费用高，不适合推广应用。目前，对于亚微米级细颗粒物的控制，技术发展的主要途径是通过物理或化学作用使其长大成较大颗粒后加以清除，以及结合现有燃煤烟气污染物控制设备进行过程优化和运用新颖合理的技术原理以提高对细颗粒物的脱除性能；其中，将蒸汽相变预处理技术与现有燃煤锅炉湿法烟气脱硫技术结合是最有可能实现工程应用的重要途径之一。依据蒸汽相变促使细颗粒物凝结长大的机理，利用蒸汽相变预调节技术，首先应建立过饱和水汽环境；因此，该技术只有与烟气水汽含量较高、烟温较低的过程结合才有实用价值。在部分湿式氨法脱硫工艺中，在脱硫吸收塔（脱硫主塔）前增设预洗涤塔或高压水雾喷淋冷却装置，烟气冷却至接近饱和温度后再进入脱硫主塔，以起到提高SO₂吸收率、除尘等作用；同时，烟气经脱硫主塔后，也呈饱和状态。但在现有氨法脱硫操作条件下，无论在预洗涤塔（或水雾喷淋冷却装置）还是脱硫主塔，均达不到实现气溶胶微粒凝结长大所需的过饱和水汽环境；脱硫操作条件的选取也主要侧重于提高脱硫效率，未涉及降低气溶胶的形成。

发明内容

发明目的：本发明结合氨法烟气脱硫中气溶胶的形成机理及烟气含湿量高、气溶胶微粒易于发生凝结长大的特点，提供一种氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法及脱硫主塔，通过优化脱硫操作工艺条件及利用蒸汽相变预调节技术，可有效解决氨法烟气脱硫中气溶胶排放问题。

技术方案：本发明的技术解决方案为：一种氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法，经高压水雾喷淋或预洗涤降温冷却的相对湿度为90~100%、温度60~80℃的烟气进入脱硫主塔中的脱硫洗涤区，在脱硫洗涤区中自下而上与自上而下喷出的脱硫液逆流接触以吸收烟气中的SO₂，塔进口烟温≥喷出的脱硫液温度+20℃；操作液气比为5~10L/Nm³，脱硫液的pH值为5.0~5.5；脱硫液由设在脱硫主塔底部的脱硫液氧化区中经脱硫液循环泵泵入脱硫主塔中，由设在脱硫洗涤区顶部的脱硫液喷嘴喷出；

烟气在与脱硫液逆流接触过程中被进一步增湿冷却，达到过饱和，使已形成的气溶胶微粒发生凝结长大，并由脱硫液和凝结长大区入口除雾器脱除后进入凝结长大区，同时，常压饱和蒸汽从凝结长大区中部注入，饱和蒸汽的添加量满足烟气过饱和度S由S?1增至S=1.05~1.20，使未脱除的气溶胶微粒发生二次凝结长大，凝结长大的气溶胶微粒由凝结长大区出口除雾器脱除，凝结长大区的尺寸满足：烟气在凝结长大区中的停留时间≥水汽在气溶胶微粒表面核化凝结长大所需时间；最后处理净化后的烟气由脱硫主塔顶部的烟气出口经烟囱排放。

所述的脱硫液中的脱硫吸收剂的浓度为10~20%wt，所述脱硫吸收剂为氨气、液氨、氨水、硫酸铵或亚硫酸铵中的任意一种。