氨法脱硫技术

论文题目：提升燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨的综合利用效率

主要内容：燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨的综合利用效率，关系到氨法脱硫的运行成本，同时最为关键的氨的综合利用效率低会造成氨的逃逸量大，形成气溶胶，在烟囱排放时形成较长的烟羽不能有效扩散。通过改造塔内喷淋结构，增加吸收浆液循环量，提高浆液的覆盖率；通过气体再分布装置，增强气体分部效果；改变吸收剂氨的加入方式，实现吸收段浆液PH至分级阶梯控制；利用水洗段洗涤烟气，吸收烟气中逃逸的游离氨，水回收利用；合理控制一级浆液的氧化率，一级浆液的比重，提高吸收浆液的吸收速率。通过以上改进和工艺优化，提升氨的综合利用效率，可以较为有效的控制烟羽的长度。

一、氨法脱硫技术：

燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺利用气氨或氨水做为吸收剂，气液在脱硫塔内逆流接触，脱除烟气中的SO2。氨是一种良好的碱性吸收剂，从吸收化学机理上分析，二氧化硫的吸收是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越有利于吸收，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且从吸收物理机理分析，钙基吸收剂吸收二氧化硫是一种气固反应，反应速率慢，反应不完全，吸收剂利用率低，需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂利用率，设备庞大、系统复杂、能耗高；氨吸收烟气中的二氧化硫是气液反应，反应速率快，反应完全、吸收剂利用效率高，可以做到很高的脱硫效率。同时相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。脱硫副产品硫酸铵是一种农用废料，销售收入能降低一部分成本。就吸收SO2

而言，氨是一种比任何钙基吸收剂都理想的脱硫吸收剂，就技术流程可知，整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新的废气、废水和废渣。既回收了硫资源，又不产生二次污染。

氨法脱硫吸收反应原理：

NH3+H2O+SO2=NH4HSO3 （1）

2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3 （2）

(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3 （3）

NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（4）

在通入氨量较少时发生①反应，在通入氨量较多时发生②反应，而式③表示的才是氨法中真正的吸收反应。在吸收过程中所生成的酸式盐

NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，随吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3含量增加，吸收液吸收能力下降，此时需向吸收液中补氨，发生④反应使部分NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。因此氨法吸收是利用(NH4)2SO3-NH4HSO3的不断循环的过程来吸收烟气中的SO2，补充的NH3并不是直接用来吸收SO2，只是保持吸收液中(NH4)2SO3的组分量比。

吸收后的浆液利用空气进行强制氧化，

NH4HSO3+1/2O2= NH4HSO4

(NH4)2SO3+1/2O2=( NH4)2SO4

氨化反应：

NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（1）

NH3+NH4HSO4 = (NH4)2SO4（2）

氧化后的硫酸铵采用塔内结晶技术，利用热烟气将浆液的水分蒸发，硫酸铵浆液在塔内浓缩结晶后，固含量约5％～15%的硫酸铵浆液由结晶泵送入旋流器进行初步固液分离，清液进入料液槽，底流（固含量20％～

40％）进入缓冲槽继续沉降分离。缓冲槽溢流清液进入料液槽，底流（固含量40％～60％）进入离心机分离。离心机分离的清液进入料液槽，离心分离出硫酸铵进入干燥系统经热风干燥至含水量小于1％，即可包装得到成品。料液槽内的清液经料液泵送回吸收塔循环系统二级循环槽进行循环使用。

就技术流程可知，整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新的废气、废水和废渣。既回收了硫资源，又不产生二次污染。其主要技术特点如下：

1）单塔设计，有效降低成本，节约空间；

2）空塔喷淋，降低系统压降，节约电能；

3）大循环量，增大液气比来弥补因浓度上升，脱硫效率下降的缺点，保证脱硫效率；

4）烟气喷淋降温技术，使烟气温度尽快达到氨法脱硫的最佳温度，增加脱硫效率，从而尽量降低塔本身的高度；

5）烟气直排工艺，彻底解决了原烟囱腐蚀的问题，降低了烟气加热的设备投资，运行成本和维修成本；

6）改进搅拌方式，降低成本，增强氨法脱硫技术的市场竞争力；

7）硫酸铵回收系统采用新工艺，根本上解决了传统硫酸铵回收；

8）整个过程中不产生废水、废气、废渣，无二次污染；

9）工艺与石灰石-石膏类似，但副产品是以硫酸铵的形式出现的，而硫酸铵是重要的化肥产品，它的工艺符合循环经济的原则；

二、第一代氨法脱硫技术：

第一代氨法脱硫工艺一般设置一级吸收循环泵2台，吸收喷淋层1-2两层，吸收喷淋浆液回流至氧化段内用空气进行强制氧化。吸收剂氨加入位置一般设置在一级吸收循环泵出口或吸收浆液回流管道上。烟气经过吸收段后，一般设置1-2层平板折流板除雾器，经初五后进行排放。第一代氨法脱硫工艺，吸收喷淋层设置较少，浆液的覆盖率100%-150%之间，吸收效率较低。氨的综合利用效率较低一般小于90%，未能利用的氨随烟气逃逸。氨的综合利用效率低造成脱硫吸收剂成本高，同时氨的逃逸形成气溶胶，造成烟囱烟羽较长。当前，我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。为了改善大气环境质量，国家与部分地方政府针对火电行业制定了日趋严厉的污染物排放标准，要求采取措施进行污染治理。在环保要求越来越高的社会背景下，尤其是目前倡导的超低排放，氨法脱硫装置烟囱的拖尾问题，给公司带来很大的环保压力，消减烟囱拖尾、减少气溶胶排放、使之达标排放势在必行。

三、提高氨综合利用效率的主要改造内容：

氨法脱硫改造重点应首先考虑强化塔内的吸收反应，吸收反应是传质和吸收的过程，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制。强化吸收反应的措施主要有：

1）采用逆流传质，增加吸收区平均传质推动力；

2）增加气相和液相的流速，改变气膜和液膜的界面强化传质；

3）加快已溶解二氧化硫的电离和氧化；

4）提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力；