[科普中國(guó)]-氨法煙氣脫硫

簡(jiǎn)介

氨法煙氣脫硫技術(shù)是世界上商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，副產(chǎn)物為硫酸銨，實(shí)現(xiàn)資源回收利用，是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術(shù)。氨法煙氣脫硫工藝過(guò)程一般分成3大步驟：脫硫吸收、中間產(chǎn)品處理、副產(chǎn)品制造。根據(jù)過(guò)程和副產(chǎn)物的不同又可分為氨-肥法、氨-酸法、氨-亞硫酸銨法等。2

基本原理氨法脫硫是基于堿性脫硫劑( 氨或者氨水) 與酸性SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成(NH4)2SO4的過(guò)程。主要包括2個(gè)基本的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程: 1、吸收: SO2被吸收形成亞硫酸銨; 2、氧化: 亞硫酸銨被氧化成硫酸銨。反應(yīng)方程式如下：3

吸收反應(yīng)：

NH3 + H2O+ SO2→ (NH4)2SO3

(NH4)2SO3+ SO2 +H2O→ NH4HSO3

NH4HSO3 + NH3→(NH4)2SO3

氧化反應(yīng)：

(NH4)2SO3 + O2→(NH4)2SO4

基本工藝流程氨法脫硫的工藝流程如圖所示。鍋爐引風(fēng)機(jī)（或脫硫增壓風(fēng)機(jī)）來(lái)的煙氣，經(jīng)換熱降溫至100℃左右進(jìn)入脫硫塔用氨化液循環(huán)吸收生產(chǎn)亞硫酸銨；脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化入再熱器（可用蒸汽加熱器或氣氣換熱器）加熱至70℃左右后進(jìn)入煙囪排放。脫硫塔為噴淋吸收塔是專(zhuān)利設(shè)備，主要引用在濕式石灰石/石膏脫硫中常用的結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)段、除霧段增加了相應(yīng)的構(gòu)件增大反應(yīng)接觸時(shí)間。吸收劑氨水（或液氨）與吸收液混合進(jìn)入吸收塔。吸收形成的亞硫酸銨在吸收塔底部氧化成硫酸銨溶液，再將硫酸銨溶液泵入過(guò)濾器，除去溶液中的煙塵送入蒸發(fā)結(jié)晶器。硫酸銨溶液在蒸發(fā)結(jié)晶器中蒸發(fā)結(jié)晶，生成的結(jié)晶漿液流入過(guò)濾離心機(jī)分離得到固體硫酸銨（含水量 2～3%），再進(jìn)入干燥器，干燥后的成品入料倉(cāng)進(jìn)行包裝，即可得到商品硫酸銨化肥。4

工藝類(lèi)型1、Walther氨法工藝

濕法氨水脫硫工藝最早是由克盧伯公司開(kāi)發(fā)于七八十年代的氨法Walther工藝。除塵后的煙氣先經(jīng)過(guò)熱交換器，從上方進(jìn)入洗滌塔，與氨氣（25%）并流而下，氨水落入池中，用泵抽入吸收塔內(nèi)循環(huán)噴淋煙氣。煙氣則經(jīng)除霧器后進(jìn)入一座高效洗滌塔，將殘存的鹽溶液洗滌出來(lái)，最后經(jīng)熱交換器加熱后的清潔煙氣排入煙囪。5

2、AMASOX氨法工藝

傳統(tǒng)的氨法工藝遇到的主要問(wèn)題之一是凈化后的煙氣中存在氣溶膠問(wèn)題沒(méi)得到解決。能捷斯-比曉夫公司對(duì)傳統(tǒng)氨法改造和完善為AMASOX法。主要改進(jìn)是將傳統(tǒng)的多塔改為結(jié)構(gòu)緊湊的單塔，并在塔內(nèi)安置濕式電除霧器解決氣溶膠問(wèn)題。4

3、GE氨法工藝

90年代，美國(guó)的GE公司也開(kāi)發(fā)了氨法工藝，并在威斯康辛州的Kenosha電廠建成一個(gè) 500MW的工業(yè)性示范裝置。該工藝流程為：除塵后的煙氣從電廠鍋爐后引出，經(jīng)換熱器后，進(jìn)入冷卻裝置高壓噴淋水霧降溫、除塵（去除殘存的煙塵），冷卻到接近飽和露點(diǎn)溫度的潔凈煙氣進(jìn)入到吸收洗滌塔內(nèi)。吸收塔內(nèi)布置有兩段吸收洗滌層，使洗滌液和煙氣得以充分的混和接觸，脫硫后的煙氣經(jīng)塔內(nèi)的濕式電除塵器除霧后，再進(jìn)入換熱器升溫，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)煙囪排入大氣。脫硫后含有硫酸銨的洗滌液經(jīng)結(jié)晶系統(tǒng)形成副產(chǎn)品硫酸銨。5

4、NKK氨法

NKK氨法是日本鋼管公司開(kāi)發(fā)的工藝，該吸收塔從下往上分為三段。下段是預(yù)洗滌除塵和冷激降溫，在這一段，沒(méi)有吸收劑的加入。中段是第一吸收段，吸收劑從此段加入。上段作為第二吸收段，但不加吸收劑，只加工藝水。吸收處理后的煙氣經(jīng)加熱器升溫后排向煙囪。亞硫銨氧化在單獨(dú)的氧化反應(yīng)器中進(jìn)行。需要的氧由壓縮空氣補(bǔ)充，氧化剩余氣體排向吸收塔。4

5、流光放電氨法

流光放電氨法煙氣脫硫技術(shù)是國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）成果，是我國(guó)自主研發(fā)的煙氣凈化新技術(shù)，它充分結(jié)合了等離子體自由基的強(qiáng)氧化性和氨吸收的化學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)脫硫、副產(chǎn)銨肥。當(dāng)在流光放電反應(yīng)器上施加高電壓時(shí)，電極尖端產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)能夠形成一個(gè)線狀的流光通道，在流光放電區(qū)域激發(fā)的電子能量可達(dá)10eV以上，使O2和H2O等氣體分子發(fā)生電離，產(chǎn)生·OH、·H、·O及O3等強(qiáng)氧化性自由基物質(zhì)，這些活性自由基在溶液中引發(fā)復(fù)雜的鏈反應(yīng)，在有O2條件下，將四價(jià)硫氧化為六價(jià)硫，生成（NH4）2SO4。5

工藝優(yōu)勢(shì)氨法脫硫具有如下優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)動(dòng)力強(qiáng)（液氣反應(yīng)，接觸面積大，脫硫效率高）；煙氣條件適應(yīng)性強(qiáng)( 可實(shí)現(xiàn)氣量及濃度的較大幅度波動(dòng))；脫硫劑來(lái)源穩(wěn)定（對(duì)有合成氨和焦化制氣的企業(yè)可實(shí)現(xiàn)以廢治廢）；脫硫副產(chǎn)物應(yīng)用市場(chǎng)大、附加值高、技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠、運(yùn)行費(fèi)用低（脫硫產(chǎn)物沖抵絕大部分運(yùn)行費(fèi)用）；無(wú)二次污染（無(wú)廢水、廢渣及CO2排放）；投資?。o(wú)需設(shè)置廢水、廢渣處理處置單元，處理煙氣塔頂直排，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置濕煙囪或砼防腐處理）。3

工藝實(shí)際應(yīng)用巴陵石化公司流光放電氨法煙氣脫硫技術(shù)裝置運(yùn)行指標(biāo)見(jiàn)表1。5

|| || 表1. 氨法煙氣脫硫工藝實(shí)際應(yīng)用參數(shù)