氨法脱硫脱硝一体化

氨法脱硫脱硝一体化

一、脱硝工艺概述

二氧化硫和氮氧化物是大气污染物中影响较大的气态污染物，对人体、环境和生态系统有极大危害。随着环保要求的日益严格，NOx和SO2排放的问题越来越受到关注。二氧化硫和氮氧化物主要源自于煤、石油等石化燃料的燃烧过程，以及矿石的焙烧、冶炼过程的烟气排放。其中各种燃烧锅炉特别是火电厂锅炉排烟具有浓度低、烟气量大、浮尘多等特点而难以治理。传统技术中，排放烟气中二氧化硫和氮氧化物净化技术通常是将脱硫和脱硝分开进行，这造成了排放烟气净化系统的复杂庞大、初始投资大、运行费用高等缺陷，严重制约了排放烟气脱硫脱硝的实际实施。

烟气脱硫技术主要以石灰石—石膏湿法、湿式氨法、旋转喷雾半干祛、炉内喷钙尾部增温活化、海水脱硫、电子束脱硫、烟气循环流化床脱硫等为主，其中石灰石法是现今世界上应用最为广泛的尾部烟气脱硫技术，其主要问题在于吸收剂（石灰或石灰石）的溶解度小，利用率低，废渣量大等。

烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）、电子束法、脉冲电晕法、络合物吸收法和尿素吸收法等，目前运行中较为成熟的烟气脱硝技术主要是SCR技术、SNCR技术以及SNCR／SCR 组合技术，但SCR法存在初期投资费用较高，操作温度范围窄，且存在氨泄漏，会生成N2O，以及催化剂易失活等缺点；而SNCR脱硝效率较低，且氨泄漏多，易造成二次污染。近年来世界各国，尤其是工业发达国家都相继开展了同时脱硫脱硝技术的研究开发，并进行了一定的工业应用，国外目前有电子束照射法、脉冲电晕法、活性炭吸附法、NOxSO工艺和Pahlman烟气脱硫脱硝工艺等，但我国目前尚缺乏此类技术或因能耗和成本过高而不适应。

二、脱硫脱硝一体化技术工艺简述

本项目采用如下技术方案：

第一步：将除尘后的烟气降温至100℃～110℃后，再使烟气与掺混了添加剂的尿素／氨水混合溶液进行气液接触，混合溶液与烟气的液气比为0.5—4L／Nm3，氨水在混合溶液中的浓度为2%—10%，尿素在混合溶液中的浓度为

2%-6%，混合溶液作为一级吸收溶液．且其PH值维持在5－7，温度控制在60℃—90℃，烟气中的SO2和NOX被吸收，在与烟气接触并发生反应后的溶液中鼓入压缩空气将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。

第二步：除去一级吸收后的烟气中夹带的溶液，再使该烟气与掺混了添加剂的尿素溶液进行气液接触，反应完成后排放。上述尿素溶液与一级吸收后烟气的液气比为0.8—5L/Nm3，尿素在含有添加剂的溶液中的质量浓度为4%—13%，含有添加剂的溶液作为二级吸收溶液且其PH值维持在5.5—8，温度控制在60℃—90℃。

本工艺烟气中的SO2总脱除效率为90%—99%，NOx总脱除效率为60%—85%,可达到“十二五”环保要求，并能满足环保发展需求。

三、主要反应原理

1、氨与SO2和NOx的反应：

SO2＋2NH3＋H2O =（NH4）2SO3 （l）

（NH4）2SO3＋SO2＋H2O =2NH4HSO3 （2）

NH4HSO3＋NH3 =（NH4）2SO3 （3）

2（NH4）2SO3＋O2 =2（NH4）2SO4 （4）

4（NH4）2SO3＋2NO 2 =4（NH4）2SO4+2N2 （5）

2（NH4）2SO3＋2NO= 2（NH4）2SO4＋N2 （6）

2（NH4）OH＋NO＋NO2 =2NH4NO2＋H2O （7）

2NH4NO2 =2N2＋4H2O （8）

由于一般烟气中，氮氧化物的氧化度一般为5%—10%，反应式（5）和（6）脱硝效率很小，且由于NH4HSO3的存在不利于（NH4）2SO3对NOX吸收，同时NH4HSO3对反应式（7）有抑制作用。

2、尿素与SO2和NOX的反应：

2NO＋O2= 2NO2 （9）

2NO2= N2O4 （10）

NO＋NO2= N2O3 （11）

NO＋NO2＋H2O= 2HNO2 （12）

不同组分都可以被吸收至液相，NO除外。反应如下：

2NO2＋H2O= 2HNO2＋HNO3 （13）

N2O4＋H2O= 2HNO2＋HNO3 （14）

N2O3＋H2O =2HNO2 （15）

3HNO2= HNO3＋H2O＋2NO （16）

由反应（16）可以看出HNO2的分解会导致NO的生成，而尿素会与HNO2反应生成N2和CO2，抑制反应（16）的发生。反应如下：

CO（NH2）2＋2HNO2 =2N2＋CO2＋3H2O （17）

吸收剂尿素与烟气发生的反应可由下列化学反应式表示：

NO（g）＋NO2（g）＋（NH2）2CO（a.q）＝2H2O（l）＋CO2（g）＋2N2（g）（18）

SO2（g）＋（NH2）2CO（a.q）＋2H2O（l）＋0.5 O2（g）=（NH4）2SO4（a.q）＋CO2（g）（19）

四、本工艺的主要优势

与传统技术相比，本工艺的尿素／氨／添加剂溶液联合脱除烟气中二氧化

硫和氮氧化物的方法具有以下优势：

1、适用范围广，本工艺可用于各类含SO2和NOX的尾气和烟气的脱除，包括生活锅炉、工业锅炉、工业窑炉、电站锅炉、冶金尾气、化工尾气；对高、中、低浓度的SO2和NOx烟气均可有效去除。

2、本工艺同时脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法，采用烟气同时脱硫脱硝在低温段进行，使得系统整体热利用效率提高，降低了能耗。

3、本工艺采用廉价的添加剂，不但降低了系统运行成本，而且具有催化和缓冲作用，加速了吸收溶液对S02和NOX的反应速率，并使吸收液趋向弱碱性化方向，防止了系统设备的腐蚀。

4、本工艺将脱硫和脱硝系统有机地组合在一起，烟气同时脱硫脱硝系统与目前流行的湿式石灰石法脱硫和SCR法脱硝组合相比得到了大大简化，节约了初始投资成本和运行成本。

5、本工艺生成物在水中溶解度高，不易结垢．运行安全，维护方便，易于控制。同时由于本方法避免了结垢问题，反应器入口段可采用合适的气体分布器，这大大改善了烟气在反应器内的均匀性，提高了系统烟气净化效率。

6、本工艺可以对高、中、低不同浓度的SO2和NOx烟气采用不同比例的氨和尿素混合溶液，便于运行中调节与控制，使得烟气同时脱硫脱硝基础效率和运行成本达到最佳经济效果。

7、本工艺同时脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物实现了无二次污染排放，有利于环保。