明晟環(huán)保：氨法聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)

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明晟環(huán)保：氨法聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)

　　煤炭的燃燒釋放大量的SOx和NOx，由于我國(guó)煤炭資源豐富且價(jià)廉，所以煤長(zhǎng)期以來(lái)是我國(guó)的主要能源，并且這一消費(fèi)結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會(huì)改變，因此我國(guó)的“煤煙型”污染也日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年SOx和NOx的排放量約為2000萬(wàn)噸和770萬(wàn)噸。每年因SO2和NOx形成酸雨造成的損失達(dá)1100億元。因此有效地脫除煙氣中的SO2和NOx，已成為保護(hù)環(huán)境、造福人類的緊迫任務(wù)。

由于SOx、NOx分段脫除設(shè)備造價(jià)昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高，所以現(xiàn)有技術(shù)的大規(guī)模普及還存在很多問題。隨國(guó)內(nèi)氨法聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)的發(fā)展，阻礙氨法脫硫脫氮技術(shù)的難點(diǎn)已被各氨法脫硫公司采用各自不同的方法取得了突破，氨法脫硫脫氮技術(shù)正不斷完善，隨著氨法脫硫脫氮技術(shù)業(yè)績(jī)的增加，其難以估量的應(yīng)用前景將顯現(xiàn)出來(lái)。

1氨法脫硫脫氮的技術(shù)原理

　　(1)對(duì)SO2的吸收過程液氨溶于水，反應(yīng)式如下：

　　NH3＋H2O→NH4OH(1)

　　氨水吸收SO2，反應(yīng)式如下：

　　2NH4OH＋SO2→(NH4)2SO3＋H2O(2)

　　(NH4)2SO3＋SO2＋H2O→2NH4HSO3(3)

　　NH4HSO3＋NH4OH→(NH4)2SO3＋H2O(4)

　　在吸收液循環(huán)使用過程中，式(3)是吸收SO2最有效的反應(yīng)，通過補(bǔ)充新鮮水(4)或其它置換方法來(lái)保持亞硫酸銨[(NH4)2SO3]的一定濃度。

　　(2)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化(還原為氮?dú)?span lang="EN-US">)過程

　　2NO＋4NH4HSO3→N2＋(NH4)2SO4＋SO2＋H2O(5)

　　2NO＋4NH4HSO3→N2＋4(NH4)2SO4＋SO2＋4H2O(6)

　　4NH3＋4NO＋O2→6H2O＋4N2(7)

　　4NH3＋2NO2＋O2→6H2O＋3N2(8)

　　4NH3＋6NO→6H2O＋5N2(9)

　　8NH3＋6NO→12H2O＋7N2(10)

　氨法脫硫脫氮工藝是根據(jù)氨與SO2、NOx、水反應(yīng)成脫硫產(chǎn)物的基本機(jī)理而進(jìn)行的。

　 　濕式氨法是目前較成熟的、已工業(yè)化的氨法脫硫脫氮工藝。濕式氨法工藝過程一般分成三大步驟：脫硫吸收、中間產(chǎn)品處理、副產(chǎn)品制造。根據(jù)過程和副產(chǎn)物的不同，濕式氨法又可分為氨-硫銨肥法、氨-磷銨肥法、氨-酸法、氨-亞硫酸銨法等。

　　3氨法脫硫脫氮的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

　　3.1適用范圍廣，不受燃煤含硫量、鍋爐容量的限制

　　由于吸收劑氨比石灰石或石灰活性大，因而氨法脫硫裝置對(duì)煤質(zhì)變化、鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)。這在我國(guó)能源供應(yīng)緊張、來(lái)什么煤燒什么煤的情況下，更顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。氨法脫硫的特點(diǎn)之一是煤中含硫越高，硫酸銨的產(chǎn)量就越大；同時(shí)，煤也越便宜，業(yè)主所得到的利潤(rùn)就越大。

　　3.2反應(yīng)速度快，吸收劑利用率高、脫除效率高

　?、侔彼疅o(wú)論是以液態(tài)還是以氣態(tài)參與反應(yīng)，同SOx、NOx之間都是均相反應(yīng)；而鈣質(zhì)脫硫劑無(wú)論是以粉狀還是以漿狀投入，同反應(yīng)物之間均是異相反應(yīng)，反應(yīng)僅在其表面進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物封閉表面后，顆粒內(nèi)部成分很難得到利用，即使增加反應(yīng)時(shí)間，也僅能獲得在擾動(dòng)中顆粒破碎的好處。這種情況也不能用催化劑加以改善。

　?、趶奈栈瘜W(xué)機(jī)理上分析，SO2的吸收是酸堿中和反應(yīng)，吸收劑堿性越強(qiáng)，越有利于吸收，氨的堿性強(qiáng)于鈣基(石灰石，石灰)。從吸收物理機(jī)理上分析，鈣基吸收劑吸收SO2是氣-固反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，而且反應(yīng)不完全，吸收劑利用率低；為此需要將其磨細(xì)、霧化、循環(huán)等過程以提高吸收劑的利用率，但將使整個(gè)系統(tǒng)能耗增加。而氨吸收SO2是氣-液反應(yīng)或氣-氣反應(yīng)，反應(yīng)速率快，反應(yīng)完全，吸收劑利用率高，脫硫效率也高。

　?、蹚姆磻?yīng)動(dòng)力學(xué)上看，二者在反應(yīng)速率、反應(yīng)進(jìn)行完全程度上相差數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　3.3脫硫劑用量小、無(wú)廢渣、廢水

　　吸收單位物質(zhì)量的硫氧化物所需氨的重量及其反應(yīng)產(chǎn)物處理量都顯著小于鈣脫硫劑，這是由反應(yīng)物質(zhì)本身的分子量、脫硫劑純度、脫硫劑利用率等幾方面決定的。

　?、?gòu)姆磻?yīng)物質(zhì)的量來(lái)看，吸收1摩爾的SO2，需要2摩爾的NH3，或1摩爾的CaO或Ca(OH)2或CaCO3，相比較2摩爾NH3的物質(zhì)量最小。

　?、趶拿摿騽┑睦寐蕘?lái)看，氨法可達(dá)90%以上；鈣法僅能到20%或50%。

　?、蹚奈锪蟻?lái)源及純度看，商品液氨的純度近似于100%；而石灰石中CaCO3的含量一般僅為50%，燒成石灰后，CaO的含量一般也在50%的水平。

　?、軓姆磻?yīng)生成物看，等摩爾的CaSO4雖只略重于(NH4)2SO4，但鈣脫硫劑中的大量雜質(zhì)和未能有效參與反應(yīng)利用的成分必須作為廢渣處理，由CaCO3產(chǎn)生的大量CO2也是污染物。

　　3.4氨法工藝的熱利用效率高

　　分別以氨水、石灰、熟石灰和石灰石粉作脫硫劑，吸收1摩爾SO2的焓變?nèi)缦旅嫠氖剿荆?span lang="EN-US">

　　2NH3(g)＋H2O(L)＋SO2(g)＋1/2O2→(NH4)2SO4(ag)＋543.4 kJ·mol-1(11)

　　CaO(s)＋SO2(g)＋1/2O2→CaSO4(ag)＋520.1kJ·mol-1(12)

　　Ca(OH)2(s)＋SO2(g)＋1/2O2→CaSO4(ag)＋H2O(L)＋454.9 kJ·mol-1(13)

　　CaCO3(s)＋SO2(g)＋1/2O2→CaSO4(ag)＋CO2(g)＋341.9 kJ·mol-1(14)

　　可見，以氨為脫硫劑時(shí)，熱效應(yīng)最好。

　　此外，氨劑可達(dá)到充分利用，不會(huì)無(wú)效地帶走熱量；鈣質(zhì)脫硫劑未有效利用部分，包括其中的雜質(zhì)和未參加反應(yīng)的成分，以環(huán)境溫度進(jìn)入爐膛或煙道，然后以某一較高溫度移出系統(tǒng)，帶走大量熱能。

　　3.5適合中國(guó)的國(guó)情

　　中國(guó)氨的資源豐富，每年氨的產(chǎn)量達(dá)3600多萬(wàn)噸，世界第一。有400多個(gè)生產(chǎn)氨的化肥廠，產(chǎn)地遍及全國(guó)各地。中國(guó)耕地經(jīng)調(diào)查大面積缺硫(在土壤里硫含量＜6×10-10即為缺硫)，聯(lián)合國(guó)糧油組織已確定除了氮(N)、磷(P)、鉀(K)外，硫(S)是植物第四營(yíng)養(yǎng)元素，它能顯著使農(nóng)作物和蔬果增產(chǎn)。在歐美硫和氮、磷、鉀一樣賣錢，它的需求量和磷一樣多。我們用氨法進(jìn)行燃煤煙氣脫硫得到副產(chǎn)品硫酸銨肥料，氨是從肥料中來(lái)，又回到肥料中去，不影響氨的平衡使用。中國(guó)本身就有廣闊的市場(chǎng)，據(jù)農(nóng)業(yè)權(quán)威部門介紹，中國(guó)每年需要硫酸銨化肥約400萬(wàn)噸，目前每年只生產(chǎn)60萬(wàn)噸，需求平衡相差甚遠(yuǎn)。所以說(shuō)，氨法煙氣脫硫完全適合中國(guó)能源、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境綜合治理的國(guó)情。

　　4結(jié)論

　　綜上所述，氨法聯(lián)合脫硫脫氮工藝有自己的鮮明特點(diǎn)，脫硫效率高，脫硫脫氮一舉兩得；不產(chǎn)生廢渣、廢水；脫硫劑利用充分、耗量小、具有節(jié)能功效。從實(shí)際運(yùn)行效果看，其脫硫率可滿足各地環(huán)保的要求，運(yùn)行費(fèi)用低，氨法脫硫是較適宜中國(guó)國(guó)情的一項(xiàng)煙氣脫硫技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

隨著國(guó)內(nèi)氨法脫硫技術(shù)的發(fā)展，氨法脫硫裝置的投資已能低于鈣法，阻礙氨法脫硫技術(shù)的難點(diǎn)已被氨法脫硫公司采用各自不同的方法取得了突破，氨法脫硫技術(shù)正不斷完善，隨著氨法脫硫脫氮技術(shù)業(yè)績(jī)的增加，其難以估量的應(yīng)用前景將顯現(xiàn)出來(lái)，在技術(shù)日益進(jìn)步的現(xiàn)今時(shí)代氨法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)具有很大的應(yīng)用潛力。

明晟環(huán)保氨法脫硫技術(shù)國(guó)際先進(jìn)水平，真正實(shí)現(xiàn)超低排放，變廢為寶的目的。

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