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6、氨-硫銨法脫硫+濕法催化脫硝工程
作者:admin   發布日期:2013-8-13 15:20:55   點擊:3007

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一、硫銨法脫
+濕法催化脫硝簡介

 濕式氨法脫硫工藝是目前較成熟、已工業化的脫硫工藝, 用氨吸收劑洗滌含二氧化硫的煙氣, 副產品硫酸銨可作農用肥料, 能較好地適應我國煙氣脫硫發展的需要,本工藝脫硫效率很高。脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少。氨法煙氣脫硫的副產品是硫酸銨,正是中國廣大耕地所需要的含氮含硫的肥料。它可以單獨使用,也可以和其他營養元素一起做復合肥料,有著廣闊的市場需求。不象鈣基脫硫副產品石膏或亞硫酸鈣,或因其市場飽和,或因其無法使用,拋棄后還占用寶貴的土地資源,形成“石頭搬家”現象。一噸氨可以生產四噸硫酸銨化肥,按目前我們調研的行情,三噸硫酸銨化肥價值就可抵消一噸氨的費用,還能剩下一噸硫酸銨成為盈余。如果進一步用硫酸銨同氯化鉀反應得到硫酸鉀和氯化銨,產品附加值還會有顯著提高。氨法煙氣脫硫完全適合中國能源、農業的發展和環境綜合治理的國情。
隨著我國對環境保護的日益重視,煙氣脫硝系統應用也逐漸展開,目前電站煙氣脫硝系統主要采用的是選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction)煙氣脫硝工藝,因本工藝系統復雜、投資大、運行成本高,因此其應用受到了一定的限制,尤其一些中小型企業,更是沒有能力上SCR脫硝裝置,針對這種情況,我公司與院校共同開發出濕法脫硝凈化裝置,可有效地治理氮氧化物,并具有投資小、占地少、運行管理方便、運行費用低等特點。
二、硫銨法煙氣脫硫工藝
氨一硫酸按法脫硫工藝是用氨吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫, 在吸收過程中,氨吸收液吸收SO2并生成亞硫酸銨與亞硫酸氫銨,經壓縮空氣氧化生成硫酸銨, 再經加熱蒸發結晶析出硫酸銨, 過濾干燥后得產品。
主要包括吸收、氧化和結晶過程。
1.1、吸收
其反應方程式為:
    SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3
    (NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
    NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3
實際上吸收SO2的反應是(NH4)2SO3與NH4HSO3之間的不斷循環。過程中需要不斷補充NH3以使NH4HSO3轉變為(NH4)2SO3,從而保持對SO2的吸收能力:
    對于含高濃度亞硫酸銨的溶液,則可排出系統,再通過不同的途徑氧化生產化肥產品。
1.2 氧化
氧化過程實際上是用壓縮空氣將吸收液中的亞硫酸鹽轉變為硫酸鹽, 主要的氧化反應如下:
2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4
氨法脫硫技術的塔內強制氧化, 是將氧化空氣通入吸收塔, 在吸收塔內將亞硫酸銨氧化成硫酸銨,再排至干燥或離心系統。但是, 這種氧化方法會造成煙氣中夾帶大量逸氨及硫酸銨氣溶膠。具體說明如下:
( 1)氨法脫硫工藝對SO2 的吸收主要是依靠(NH4 ) 2SO3 生成NH4HSO3 的反應, 注氨的目的是為了將NH4HSO3 還原成( NH4 ) 2 SO3, 繼續保持對SO2 的吸收能力。為了保證脫硫系統的脫硫率及將出口逸氨率控制在較低水平, 需要保持塔內吸收溶液中亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的比例。如果直接采用氨與SO2 反應, 其產物為不穩定的亞硫酸氫銨, 很容易發生分解, 造成脫硫系統出口煙氣中夾帶大量逸氨及硫酸銨氣溶膠。采用塔內氧化工藝時, 溶液內的亞硫酸銨被氧化成硫酸銨, 而硫酸銨是沒有吸收SO2能力的, 這樣就大大減少了溶液內吸收劑的數量, 造成脫硫效率下降。為了維持系統脫硫效率, 只能向塔內多注氨, 造成出口煙氣中的逸氨增加, 帶來二次污染問題; 另一方面, 為了保證排至副產物干燥系統的溶液內亞硫酸氫銨含量很小甚至沒有(亞硫酸氫銨在加熱過程中很容易分解) , 也勢必向塔內注入過量氨, 來維持溶液的高pH 值, 這也不可避免地造成脫硫系統出口逸氨增加。
( 2)塔外氧化可以保證脫硫吸收塔內的溶液成分主要是( NH4 ) 2 SO3 􀀁 NH4HSO3, 這樣, 可通過向溶液注氨來調整( NH4 ) 2 SO3、NH4HSO3 的比例, 即利用( NH4 ) 2 SO3 􀀁 NH4HSO3 與pH值之間的關系來調整注氨量。由于( NH4 ) 2 SO3 􀀁 NH4HSO3 混合溶液中不會有游離的SO2 和NH3, 從而使吸收SO2 的效率達到較高而氨逃逸量又較小。又由于溶液中主要是( NH4 ) 2 SO3 􀀁 NH4HSO3, 就可以根據后續干燥、結晶系統所需的濃度要求定期排出一定濃度的塔釜溶液至氧化罐內進行氧化。氧化的同時注入一定量的氨, 以便將溶液中的亞硫酸氫銨還原成亞硫酸銨, 再氧化成硫酸銨, 氧化后的硫酸銨溶液進入干燥系統, 經過結晶、干燥, 生產出脫硫副產物硫酸銨化肥。
綜上所述, 將亞硫酸銨的氧化過程由塔內改成塔外, 先向氧化裝置內注氨, 將塔內排出溶液中的亞硫酸氫銨還原成亞硫酸銨, 然后再將其氧化成硫酸銨, 這樣既可以保持塔內有足夠比例的吸收劑, 可以在不提高注氨量的前提下有效提高系統脫硫效率,同時又能保證脫硫系統出口煙氣逸氨及氣溶膠的含量較低。因此, 將亞硫酸銨的氧化改在塔外進行是氨法脫硫工藝副產物處理的合理選擇。
1.3 結晶
氧化后的吸收液經加熱蒸發, 形成過飽和溶液, 硫酸銨從溶液中結晶析出, 過濾干燥后得副產品硫酸銨。加熱蒸發可利用煙氣的余熱, 亦可用蒸汽。
 三、硫銨法煙氣脫硫工藝特點
(1)適用范圍廣,不受含硫量、鍋爐容量的限制。
由于吸收劑氨比石灰石或石灰活性大,并且在設計時也考慮留有一定的裕度,因而氨法脫硫裝置對煤質變化、鍋爐負荷變化的適應性強。這在我國能源供應緊張、來什么煤燒什么煤的情況下,更顯現出它的優勢。氨法脫硫的特點之一是含硫越高,硫酸銨的產量就越大。
(2)脫硫效率高。脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少。
(3)吸收劑易采購,可有三種形式:液氨、氨水、碳銨。
(4)氨法脫硫裝置對機組負荷變化有較強的適應性,能適應快速啟動、冷態啟動、溫態啟動、熱態啟動等方式;適應機組負荷35%BMCR~140%BMCR狀態下運行。
(5)國內外有成功運行的實例,運行可靠性好,無結垢問題發生。
(6)氨是良好的堿性吸收劑,吸收劑利用率很高。
從吸收化學機理上分析,SO2的吸收是酸堿中和反應,吸收劑堿性越強,越有利于吸收。氨的堿性強于鈣基(石灰石,石灰)。從吸收物理機理上分析,鈣基吸收劑吸收SO2是氣-固反應,反應速度較慢,而且反應不完全,吸收劑利用率低;為此需要將其磨細、霧化、循環等過程以提高吸收劑的利用率,但將使整個系統能耗增加。而氨吸收SO2是氣-液反應或氣-氣反應,反應速率快,反應完全,吸收劑利用率高,脫硫效率也高。僅就吸收過程而言,與鈣基吸收設備相比,氨吸收設備體積較小,能耗也低。雖然脫硫塔內循環液為硫酸銨飽和溶液,但由于硫酸銨易溶于水,并且有硫酸銨晶體的存在,實踐中未出現結垢、堵塞的問題。
(7)副產品硫酸氨價值高,經濟效益好
氨法煙氣脫硫的副產品是硫酸銨,正是中國廣大耕地所需要的含氮含硫的肥料。它可以單獨使用,也可以和其他營養元素一起做復合肥料,有著廣闊的市場需求。不象鈣基脫硫副產品石膏或亞硫酸鈣,或因其市場飽和,或因其無法使用,拋棄后還占用寶貴的土地資源,形成“石頭搬家”現象。一噸氨可以生產四噸硫酸銨化肥,按目前我們調研的行情,三噸硫酸銨化肥價值就可抵消一噸氨的費用,還能剩下一噸硫酸銨成為盈余。如果進一步用硫酸銨同氯化鉀反應得到硫酸鉀和氯化銨,產品附加值還會有顯著提高。
(9)適合中國的國情
氨法煙氣脫硫是一種綜合利用和資源回收的方法。中國硫資源并不豐富,每年要從國外進口200-300萬噸硫磺,耗資十多億元人民幣。但中國每年從煙氣排走的硫就約有1000萬噸之多,而中國廣大耕地因缺少硫元素而影響著糧食的增產。使用氨法煙氣脫硫既是綜合利用又回收了硫資源,輕松地解決了上述這個矛盾。所以說,氨法煙氣脫硫完全適合中國能源、農業的發展和環境綜合治理的國情。
 四、濕法催化脫硝凈化工藝說明
濕法脫硝凈化工藝是由俄羅斯門捷列夫化學工藝學院等單位聯合開發,可以采用濕法去除NOX,該工藝操作采用的吸收液PH值為中性.對設備無腐蝕作用, NOX的脫除率與煙氣濃度無關。
該工藝采用一定比例的次氯酸鈉、雙氧水、高錳酸鉀、硝酸等強氧化劑作為催化劑,將一氧化氮催化成為二氧化氮,并采用還原劑將氮氧化物轉換為對環境無毒無害的產物,可以直接排放到大氣中。
反應如下:2NO+ O 2→ 2N O2
實踐表明,該工藝具有脫硝效率高,投資低,操作簡單等優點,具體如下:
①此脫硝工藝不像SCR選擇性催化還原法一樣設備龐大、運行費用高;具有簡便易行、效果顯著的特點。
② 投資和運行費用低,方便管理。                   
③無二次污染產生。
④結構緊湊,占地少,操作簡便,造型美觀;
⑤塔體獨特的結構設計及工藝控制,使塔內件和管線不會產生堵塞現象。
⑥適用于各種鍋爐煙氣脫硝。


 


 

 五、硫銨法脫硫+濕法催化脫硝工藝流程圖

 六、硫銨法脫硫+濕法催化脫硝工藝選型說明

為了使工程設計人員精確合理設計選型工程各項配置,請用戶方提供鍋爐及燃料的相關數據。我方設計人員將根據用戶提供的數據做科學而精確設計。

 七、硫銨法脫硫+濕法催化脫硝工藝使用領域

燃料燃燒是大氣環境中二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物的主要來源。從煤的消耗量來看:煤炭在我國能源消費中的比例保持在70%左右,從煤的使用方式上看:煤炭消費量的80%直接用于燃燒,其中燃煤電廠燃煤量占煤炭消耗量的50%以上,其它大中小型工業鍋爐也占了一定比例,本工藝主要應用于燃煤、燃油的鍋爐煙氣處理工程,特別是含硫量高的高硫煤,采用此法可產生更多的銨肥,比采用其它方式脫硫,省去更多的脫硫劑,是一種值得推廣的廢物再利用的工藝。

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