氨法脱硫烟气治理技术

氨法脱硫烟气治理技术

贾立新

辽宁大唐阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市123000

摘要：随着能源短缺问题与环境污染问题的日益加剧，节能减排环保、资源循环利用受到了越来越多的关注与重视。鉴于此，本文对氨法脱硫烟气治理技术进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：氨法脱硫；原理；烟气治理；发展前景；

一、氨法脱硫工艺原理及流程

1、技术原理、

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，在脱硫系统的循环槽，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酸铵（简称硫铵，下同）溶液。在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩，得到含有一定固含量的硫铵浆液，浆液经旋流器浓缩、离心分离、干燥、包装等工序，得到硫铵产品。整套工艺具有投资低、能耗低、无污染等特点。反应方程式如下：

SO2+NH3+H2O=NH4HSO3（1）

SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3（2）

SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3（3）

NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3（4）

2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4（5）

上述反应中，在送入氨量较少时，则发生（1）式反应；在送入氨量较多时，则发生（2）式反应；而式（3）表示的是氨法脱硫吸收反应的主反应式；因吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，吸收液中NH4HSO3数量增多时对SO2吸收能力下降，操作中需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，这就发生（4）式反应，以保持吸收液对SO2的吸收能力。

氨法脱硫反应是典型的气-液两相过程，SO2吸收是受气膜传质控制的，所以该反应须保证SO2在脱硫溶液中有较高的溶解度和相对高的气速。SO2溶解度随PH值降低、温度的升高而下降，故正常要求吸收液PH值控制在4.0-8.0、反应温度控制在60-70℃左右、反应段的气速一般控制在4m/s以上。这样的控制条件即能保证较高的脱硫效率，又可以有效控制氨逃逸。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，在脱硫系统的循环槽，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酸铵（简称硫铵，下同）溶液。

作为一种吸收性能良好的碱性吸收剂，能够与SO2发生气-气，或气-液反应从而达到吸收SO2的目的。SO2会与碱性脱硫剂氨或氨水反应生成亚硫酸铵，进一步与氧气反应生成硫酸铵。在实际生产中，工厂排出的烟气通过引风机进入脱硫系统，脱硫系统主要由脱硫塔和氧化槽两部分组成，在脱硫塔内，会有喷淋管组向下喷出亚硫酸铵或硫酸铵的悬浮液滴，烟气自下而上流动，与悬浮液滴逆向流动充分接触，使得烟气中的SO2，SO3形成亚硫酸铵或硫酸铵，然后烟气会进入氧化槽，亚硫酸铵与鼓入的空气反应生成硫酸铵，此时利用烟气的热量使得硫酸铵过饱和从而析出硫酸铵晶体，最后利用离心机等设备，振动提纯，得到干燥的硫酸铵晶体，从而使得SO2从烟气中去除掉。

2、技术流程

煤炭燃烧结束后，排出的废气经过引风机的作用与克劳斯气体，进入硫酸塔，脱硫后的尾气经过出口门进入烟囱，引风机可以克服整个脱硫系统的压降，烟道上还设有挡板系统，这样利于烟气进入系统工作，氧化槽，脱硫塔是整个系统的核心部分，其中脱硫塔主要有吸收和除雾两个区，烟气向上走，吸收液向下排放，两者逆流接触，从而发生吸收和传至反应，酸性气体从而得到脱除，生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，脱硫后的尾气经除雾器除去其中夹带的液滴后经出口挡板门进入烟囱。脱硫后的废气经除雾器去除，然后废气中夹带的液滴后从塔顶直排。吸收液由循环泵送至氧化槽，利用鼓入空气中的氧通过氧化作用将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。利用烟气中的热量使硫酸铵中的水蒸发过饱和而析出硫酸铵结晶。硫酸铵浆液通过旋流器脱水提浓后进入离心机，最后通过振动流化床干燥后得到硫酸铵产品。

二、氨法脱硫技术的环保优势

1、资源循环利用的环保优势

应用氨法脱硫技术，实现对硫资源的循环利用，自给自足，从而不仅有利于实现节能、减排，也有利于减少成本。在化肥工业中有效应用氨法脱硫技术，对硫、氨等进行资源化利用，生产复合肥、硫基氮肥等产品用于农业，这充分符合我国可持续发展战略、循环经济的要求[2]。

2、碳排放的环保优势

氨法脱硫技术的原理是，将氨水当作脱硫剂，对烟气中的二氧化硫气体进行洗涤与吸收。在这个过程中，二氧化硫、氨水之间进行化学反应，从而生成了亚硫酸盐，亚硫酸盐再进行进一步氧化，最终就可以生成硫酸盐。

三、氨法脱硫烟气治理技术

1、以硫酸铵等为副产品的脱硫技术

湿式氨法脱硫工艺是以硫酸铵、亚硫酸铵等为脱硫副产品的典型工艺。根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为氨－硫铵法、氨－酸法、氨－亚硫酸铵法等。硫酸铵是一种常用的化肥，主要用于偏碱性土壤，副产品的销售收入能大幅度降低运行成本。氨法脱硫工艺具有无废水废渣的特点，从实际运行效果看，是一种适合中国国情的烟气脱硫技术。

由四川省环保科研所和西安热工研究所开发的磷铵肥法(PAFP)是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中直接生产磷铵复合。PAFP法脱硫副产品有一定的市场需求，但该技术流程过长，设备繁多、操作复杂。

电子束氨法与脉冲电晕氨法分别是用电子束和脉冲电晕照射已喷入水和氨的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离成为高能电子，产生多种活性粒子和自由基。SO2、NO被活性粒子和自由基氧化成SO3、NO2，与烟气中的H2O反应生成H2SO4和HNO3，在有NH3存在的情况下生成(NH4)2SO4和NH4NO3气溶胶，再由收尘器收集。脱硫副产品可做硫铵肥料销售。

2、以浓二氧化硫、硫酸、硫磺为副产品脱硫技术

氧化镁法烟气脱硫工艺是以SO2或MgSO4为脱硫副产品。氧化镁湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、操作简单、不易结垢等优点。回收产物MgSO4作为农用肥料具有较大市场，也广泛用于工业。对回收工艺的经济技术分析表明，冷却结晶回收工业用MgSO4•7H2O的技术成熟，产品能够达到应用要求，同时具有良好的经济效益。

活性炭(焦)烟气脱硫工艺是用活性炭(焦)为吸附剂，吸附SO2的活性炭(焦)通过水洗再生可直接得到稀H2SO4，用于酸洗钢板及制造硫铵、石膏、磷铵等物质，又可以进一步浓缩得到高浓度的H2SO4产品。加热再生是将活性炭(焦)加热到一定温度，使孔隙内的硫酸与炭反应，生成SO2而脱离，再生过的活性炭(焦)返回吸附过程，得到富SO2气体可以用来生产液体SO2、H2SO4或单质硫。活性炭(焦)脱硫技术运行费用低，设备相对较少，可适应不同的市场需求。但是由于传统的炭法脱硫技术存在脱硫容量低、脱硫速率慢、再生频繁等缺点，阻碍了其在工业上的推广应用。

氧化锌法脱硫是将含ZnO的物料加水配制成悬浮液，在吸收设备中与烟气中的SO2接触，将烟气中的SO2主要以ZnSO3、ZnHSO3、ZnSO4的形式脱除。ZnSO3可用热分解或酸分解方法产出高浓度SO2回收利用，同时使ZnO得以再生或产出ZnSO4、金属锌等产品。受ZnO吸收剂来源的限制，该工艺主要用于铅锌冶炼厂或硫酸制造的SO2脱除。

四、氨法脱硫技术的发展前景

氨法脱硫技术因为具有较低的初期投资、没有二次污染、运行可靠、副产品容易利用、较高的脱硫效率等一系列的优势，受到了人们的普遍关

注。然而在具.体的使用过程中氨法脱硫技术还是具有一系列的问题:与酸露点相比，脱硫后的烟气温度比较低，而且会极大的腐蚀到烟囱。而采用湿烟囱排放技术能够有效地降低运行费用和设备投资，而且具有更加理想的效果。未来氨法脱硫技术主要有以下几个方面的发展趋势:首先，对工艺系统进行进一步的改进和完善;其次，脱硫系统中的防垢、防腐的内衬技术的研发;再次，进一步的控制运行成本和设备投资。最后，对多种污染物在氨法脱硫条件下的协同脱除技术进行进一步的研发，这是未来氨法脱硫技术的一个非常重要的发展方向。

结束语

作为一种新兴的脱硫工艺，氨法脱硫技术能够对我国广泛的氨源进行充分地利用，具有非常大的环保效益和经济效益。我国应在对国外的氨法脱硫工艺进行消化、吸收、引进的前提下，加大对我国氨法脱硫技术的研发力度，全面地满足我国的社会经济的发展需求。

参考文献

[1]李磊.热电厂锅炉烟气脱硫除尘工程的研究与实施[D].华东理工大学,2014.

[2]段付岗,王变雪.氨法和石灰石法烟气脱硫技术的综合分析及建议[J].硫磷设计与粉体工程,2014,02:9-13+7.

[3]张学森.湿式氨法脱硫综合性工艺技术改造实践及评价[J].电力科技与环保,2014,02:37-41.

[4]张红才,轩福贞,王正东,郑滋松.煤粉锅炉烟气的氨法脱硫技术改造及实践[J].化工设备与管道,2014,03:30-34.