陕鼓杯-山西武乡2×1000MW火力发电机组氨法烟气脱硫6氨逃逸控制说明书.docx
氨逃逸控制说明书
山西武乡2×1000MW火力发电机组氨法烟气脱硫
设计团队：闵行F5小组成员：冯一峰陈加航方颖路会超
设计团队：闵行F5
小组成员：冯一峰陈加航方颖路会超王卫秦
设计单位：上海交通大学
设计时间：2017年7月
氨逃逸控制说明书
目标：
在完成烟气脱硫流程的模拟后，我们发现所排放的尾气中氨气的含量不合格。国家规定的排放尾气中氨气含量为10mg/cum，我们预期目标是排放尾气中氨气含量达到小于1mg/cum。
我们模拟的结果显示尾气排放量在3000000cum/h略往上。故此我们的目标是氨气的排放量在3kg/h以下。
最初模拟：
最初的模拟流程如下：
最初的模拟结果如下（OUT为尾气排放）：
由图可知，氨气排放量为2404.23kg/h，大大超出了排放标准。
故此，为了使氨气排放量大大降低，我们增加了水吸收氨塔。用ASPEN中的RadFrac（ABSBR）模块模拟吸收塔，在塔顶端通入水，尾气由塔釜通入，吸收后上部为排放尾气，下部为吸收氨气和部分二氧化硫后形成的亚硫酸铵及亚硫酸氢铵。
改进--氨气吸收塔的引入
改进1--氨气吸收塔：
模拟流程如下：
其中氨气吸收塔设计如下：
在完成设备设计后，我们通过调参对氨气排放量进行了最优化处理，最终结果如下：
氧气（O2）kmol/h
氨水中氨（NH3）kmol/h
氨水中水（H2O）kmol/h
氨吸收塔中水（H2O）kmol/h
氨排放量kg/h
1133
613
7180
2000
2.828
（1为尾气排放,2为吸收塔塔釜排液）
由图可知，氨气排放量为2.828kg/h，满足预定目标值；但是氨吸收后塔釜排液中含有部分亚硫酸铵及亚硫酸氢铵，若做废液处理会造成原料浪费。而我们发现塔釜排液的组成与SO2吸收塔塔釜液组成相近，故我们决定对氨气吸收塔的塔釜排液进行循环。
氨气吸收量影响因素及定性分析
在循环模拟之前，我们通过第一次改进过程中的发现对影响氨气吸收量的因素进行了分析，发现影响因素主要有：
（1）氨气吸收塔顶通入的水量反应器中通入氧气的量；
（2）反应器中通入氧气的量；
（3）用于吸收二氧化硫的氨气和水的量；
通过控制变量法，我们对各因素对氨气吸收量的影响做了定性分析，结果如下：
（1）氨吸收塔中通入水量越多，吸收效果越好，即排放尾气中氨气含量越低。但是通入水量存在上下阙值，即水量过高或者过低会出错；
（2）反应器中通入氧气的量越少，氨气排放量越低。同样氧气含量存在下阙值；
（3）通入的氨水中氨气和水的量均会对氨气排放值造成影响，其中水越多，氨气排放值越低；通入的反应气氨气的量越低，氨气排放量越低；且通入氨气量所产生的影响较水量产生的影响更加敏感。同样的，水和氨气的量均存在阙值；
同时，在对比实验过程中，我们还发现了各参数之间的阙值存在联系：
（1）氧气的下阙值与氨吸收塔通入的水量有关，水量越多，氧气下阙值越低；
（2）氨水中氨气和水对氨气排放量的影响相反，水量降低，氨气的下阙值会降低。故虽然水量降低会是氨气排放量下降，但其允许的更低通入氨气量可以使氨气排放量有一个更大的降低，故调节参数时，按照将通入氨气和水的量按一定比例降低，可以有效降低氨气排放量；
注：以上所说各参数对氨气排放量的影响以及各参数之间的关系在以下所说的模拟中也均适用，且所有模拟过程中二氧化硫排放均达标且最终产物硫酸铵的产量变化不大。
改进2--回流+酸洗：
对氨气吸收塔塔釜液进行循环后，流程如下：
通过调参，我们无法得到正确且符合要求的模拟结果，我们能做到的是将氨气排放量降到468kg/h，显然这是不够的。
我们认为是因为氨吸收塔的吸收效果不够好，所以氨气排放量过大。故此，我们对氨气吸收塔中通入的水中加入少量硫酸来增加氨气吸收塔的吸收效果。
有前一次吸收结果出发，尾气中的468kg/h的氨气即27.53kmol/h，对应硫酸量为13.76kmol/h。我们以此为出发点，对以上所说的影响因素及硫酸含量进行调节，同时将流股S5作为撕裂流，进行赋初值，最终结果如下：
氧气（O2）kmol/h
氨水中氨（NH3）kmol/h
氨水中水（H2O）kmol/h
氨吸收塔中水（H2O）kmol/h
硫酸（H2SO4）kmol/h
氨排放量kg/h
1133
613
7180
2000
10
2.828
由图可知，氨气排放量为134.068kg/h，依旧不符合要求，尝试酸洗改进失败。
改进3--设想：反应器引入
循环试验的失败让我们产生了放弃循环的想法，既然按照改进1及2的设想，氨气吸收塔塔釜液与流入反应器的流股S5成分相近，为什么不在氨气吸收后直接在加一个小型反应器对