1 　氨法脫硫的發(fā)展

20 世紀70 年代,日本、意大利等國開始研究氨法脫硫工藝并相繼獲得成功。由于氨法脫硫工藝主體部分屬化肥工業(yè)范籌,當時該技術未能在電力行業(yè)得到廣泛應用。隨著合成氨工業(yè)的不斷發(fā)展以及對氨法脫硫工藝的不斷完善和改進,進入90 年代后,氨法脫硫工藝逐步得到推廣。

國外研究氨法脫硫技術的企業(yè)主要有:美國的 GE、Marsulex、Pircon、Babcock&Wilcox ; 德國的Lentjes Bischoff 、Krupp Koppers ;日本的NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原等。

目前在國內成功應用的濕式氨法脫硫裝置大多從硫酸尾氣治理中發(fā)展而來,主要的技術供應商有江南環(huán)保工程建設有限公司、華東理工大學等�，F(xiàn)國內濕式氨法脫硫最大的應用項目是天津永利電力公司的60MW機組煙氣脫硫裝置。

近年來出現(xiàn)的磷銨法、電子束法、脈沖電暈放電等離子體法等煙氣脫硫脫硝技術皆是氨法的演變與發(fā)展,改進之處在于降低水耗、改進氧化及后處理、降低裝置壓降、提高脫硝能力等,以求氨法煙氣脫硫技術更加經濟、更加適應鍋爐的運行。

2 　氨法脫硫的技術原理

2.1 　氨法脫硫工藝特點

氨法脫硫工藝是以氨作為吸收劑脫除煙氣中的 SO2 。其特點是: ①氨的堿性強于鈣基吸收劑; ②氨吸收煙氣中SO2 是氣—液或氣—氣反應,反應速度快,完全,吸收劑利用率高,可以達到很高的脫硫效率。相對于其他鈣基脫硫工藝來說,系統(tǒng)簡單、設備體積小、能耗低。另外,其脫硫副產品硫酸銨是一種常用的化肥,副產品的銷售收入能大幅度降低運行成本。

根據氨與SO2 、H2O 反應的機理,氨法脫硫工藝主要有濕式氨法、電子束氨法、脈沖電暈氨法、簡易氨法等。

2.2 　電子束氨法( EBA 法) 與脈沖電暈氨法( PPCP 法)

EBA 與PPCP 法分別是用電子束和脈沖電暈照射70 ℃左右、已噴入水和氨的煙氣。在強電場作用下,部分煙氣分子電離,成為高能電子,高能電子激活、裂解、電離其他煙氣分子,產生OH、O、HO2 等多種活性粒子和自由基。在反應器中,SO2 、NO 被活性粒子和自由基氧化成SO3 、NO2 , 它們與煙氣中的 H2O 相遇形成H2SO4 和HNO3 ,在有NH3 或其他中和物存在的情況下生成(NH4) 2SO4/ NH4NO3 氣溶膠,再由收塵器收集。

脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝反應器的電場還具有除塵功能。

這兩種氨法能耗和效率尚需改善,主要設備如大功率的電子束加速器和脈沖電暈發(fā)生裝置還在研制階段。

EBA 法脫硫工藝流程見圖1。

2.3 　簡易氨法

已商業(yè)化的簡易氨法有TS、PS 等脫硫工藝,它們主要基于氣相條件下的H2O、NH3 與SO3 間的快速反應。因其脫硫產物大部分是氣溶膠狀態(tài)的不穩(wěn)定亞銨鹽,回收十分困難,氨法的經濟性不能體現(xiàn), 且脫硫產物隨煙氣排放后又會分解成SO2 ,形成二次污染。所以,該工藝只能用在環(huán)保要求低、有廢氨水來源、不要求長期運行的裝置上。工藝流程見圖 2。

2.4 　濕式氨法

2.4.1 　濕式氨法脫硫工藝系統(tǒng)

氨水洗滌脫硫工藝主要由脫硫洗滌系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、氨貯存系統(tǒng)、硫酸銨生產系統(tǒng)(若非氨- 硫銨法則是與其工藝相對應的副產物制造系統(tǒng)) 等組成。核心設備是脫硫洗滌塔。

2.4.2 　濕式氨法的工藝流程

濕式氨法是目前較成熟的、已工業(yè)化的氨法脫硫工藝,該工藝既脫硫又脫氮。濕式氨法脫硫工藝過程一般分成脫硫吸收、中間產品處理、副產品制造 3 個步驟。根據過程和副產物的不同,濕式氨法又可分為氨- 硫銨肥法、氨- 酸法、氨- 亞硫酸銨法等。

2.4.3 　幾種濕式氨法脫硫工藝

(1)AMASOX氨法工藝

能捷斯- 比曉夫公司將傳統(tǒng)氨法改造為AMA2 SOX法。主要改進之處是將傳統(tǒng)的多塔改為結構緊湊的單塔,并在塔內安置濕式電除霧器,解決凈化后煙氣中存在的氣溶膠問題。

AMASOX氨法工藝流程見圖3。

(2)Walther 氨法工藝

最早由盧伯(krupp kroppers) 公司開發(fā)的Walther 工藝,其工藝流程為除塵后的煙氣經過熱交換器,從洗滌塔上方進入,與氨氣(25 %) 并流而下,氨水落入池中,再用泵抽入吸收塔內,循環(huán)噴淋煙氣。煙氣則經除霧器后進入高效洗滌塔,將殘存的鹽溶液洗滌出來,清潔煙氣經熱交換器加熱后從煙囪排放。 Walther 氨法工藝流程見圖4。

(3) GE 氨法工藝

20 世紀90 年代,美國GE 公司開發(fā)了GE 氨法工藝,并在威斯康辛州kenosha 電廠建成一座500 MW的工業(yè)性示范裝置。其工藝流程為:除塵后的煙氣經換熱器后進入冷卻裝置,用高壓噴淋水霧降溫、除塵,冷卻到接近飽和露點溫度的潔凈煙氣再進入到吸收洗滌塔內。吸收塔內布置有兩段吸收洗滌層,使洗滌液和煙氣得以充分混合接觸,脫硫后的煙氣經塔內的濕式電除霧器除霧后,再進入換熱器升溫,然后經煙囪排放。脫硫后的洗滌液進入結晶系統(tǒng)形成副產品硫酸銨。

(4)NKK氨法

NKK氨法是日本鋼管公司開發(fā)的工藝。其流程見圖5。該吸收塔從下往上分三段,下段是預洗滌除塵和冷凝降溫,此段未加入吸收劑。中段是加入吸收劑的第一吸收段,上段為第二吸收段,但不加吸收劑,只加工藝水。吸收處理后的煙氣經加熱器升溫后由煙囪排放。亞硫酸銨的氧化在單獨的氧化反應器中進行。氧化用的氧由壓縮空氣補充,氧化剩余氣體排向吸收塔。

(5)NADS 氨法工藝

“九五”期間,華東理工大學成功地完成了國家 “九五”重點科技攻關項目“二氧化硫廢氣回收凈化新技術的工程化”,開發(fā)了一種新的火電廠煙氣SO2 回收凈化技術,簡稱NANS。其流程見圖6。

3 　濕式氨法工藝的應用業(yè)績

目前國內規(guī)模最大的濕式氨法煙氣脫硫裝置是由鎮(zhèn)江江南環(huán)保工程建設有限公司在天津永利電廠 60MW機組上建設的,現(xiàn)已通過竣工驗收。

該裝置不設增壓風機,設蒸汽煙氣加熱器,設計裝置總壓降為1 200 Pa 。脫硫劑為15 %的氨水,副產農用硫酸銨。

該裝置全負荷運行時的壓降小于1 050 Pa 。凈化后煙氣水分9. 5 % ,氨6 mg/ m3 ,夏季排煙為淡白色;煙氣無須加熱直接從煙囪排放;副產硫銨為白色晶體, 其中氮分21.16 % , 水分0.07 % , 游離酸 0.03 % ,符合GB 535 —1995 一級品標準。該裝置運行的相關經濟技術指標見表1。

4 　氨法脫硫技術應用前景

氨法脫硫工藝具有無廢水、廢渣,副產品可作為農用肥料等特點。從實際運行效果看,是一種適合中國國情的煙氣脫硫技術。

截至2005 年,我國合成氨將突破3 300 萬t/ a , 供應煙氣脫硫的資源非常豐富。另外,脫硫劑氨來自于化肥又回到化肥,不論對環(huán)境和國民經濟都不會造成負面影響。相反,因其回收了硫元素,符合農業(yè)部門對硫肥日益增長的需求。

隨著氨法脫硫技術的發(fā)展,氨法脫硫裝置的投資已低于鈣法,技術難點也已有了突破,其應用前景將越來越廣闊。

參考文獻:

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