氨法烟气实现脱硫的技术研究

近年来, 氨法脱硫技术以其特有的优势在我国得到了广泛的推广。接下来, 我们将对氨法脱硫技术进行简单地介绍, 并着重分析影响其效率的因素以及在我国推广的前景。

1 氨法脱硫技术简介

1.1 技术的原理

采用氨水液氨等作为脱硫剂, 烟气中的SO2与氨反应生成 (NH4) 2SO3, (NH4) 2SO3与空气进行氧化反应生成 (NH4) 2SO4, 吸收液经结晶、脱水、压滤后制得 (NH4) 2SO4。利用液氨作为脱硫剂, 与烟气中的二氧化硫以及氧气经过一系列化学反应, 最终生成 (NH4) 2SO4。

1.2 氨法烟气脱硫的工艺

烟气首先在除尘之后进去脱硫塔, 经过洗涤降温之后, 与氨化后的吸收液接触, 烟气中的二氧化硫与吸收液反应生成用硝酸铵, 之后, 烟气经过除雾以及再加热处理之后排入大气。目前常用工艺类型主要有Walther氨法工艺、GE氨法、NKK氨法、AMASOX氨法等等。

2 影响氨法脱硫效率的因素

2.1 喷嘴对氨法脱硫效率的影响

氨水的雾化效果对脱硫效率高低具有关键作用。雾化效果越好, 氨水与SO2的接触面积越大。当氨水和烟道中的SO2最大限度地接触才有可能提高脱硫效率。对于相同的烟气量, 气液接触面的增加不能简单地用增加氨水量来提高脱硫效率, 应通过喷雾技术质的提高来获得高的质量, 超微液滴和大的覆盖面使氨水在整个吸收器中最大限度地充满整个空间段, 使烟气在此段时和千千万万个氨水液滴接触, 达到高效率脱硫。超细液滴的喷雾质量可以大大节约用水量和氨。

2.2 温度对氨法脱硫效率的影响

大量实验证明, 温度对脱硫效率的影响很大。温度与脱硫效率的关系为:低温下, 脱硫效率很高, 随着温度的提升, 效率逐渐下降。当温度达到65~75℃时, 效率达到最低, 之后, 效率随温度提升逐渐提高。因此, 氨法脱硫过程中一般将温度控制在60℃以下或者80℃以上。

2.3 氨水浓度对氨法脱硫效率的影响

氨水的浓度对脱硫效率存在一定的影响, 浓度高, 脱硫效率高, 但氨水的消耗将变大;反之, 降低了氨水消耗, 脱硫效率将下降。因此, 在实际工程中, 应该综合考虑, 选定最经济的浓度。

2.4 水质对氨法脱硫效率的影响

水中所含有的Ca2+、Mg2+等离子的浓度因地区不同而存在一定的差异, Ca2+、Mg2+离子存在的主要危害就是结垢。研究表明, 当水质的温度持续保持在50℃以上的时候, 水中的Ca2+、Mg2+很容易在喷嘴管路位置结垢, 进而影响了喷入氨水的数量, 最终将低氨法脱硫的效率。以杭州江东富丽达热电有限公司氨法脱硫系统为例, 其喷灌的位置靠近反应器, 温度基本维持在120℃, 结垢现象十分明显。分析其原因发现, 该地水质中Ca2+、Mg2+离子的浓度较高, 通过改用软化水之后, 问题得到了解决。

3 氨法脱硫技术应用前景分析

3.1 吸收剂来源分析

近年来, 国家与企业在合成氨技术方面投入了大量的人力、物力, 取得了技术上的巨大进步, 直接的结果就是合成氨年产量急剧增加。据统计:2014年较2000年合成氨的年产量增加了2456.7万吨, 达到了世界总产量的近一半, 稳居世界首位。合成氨企业数量也在急剧提高, 截止2014年底, 这个数字达到了675, 观察其分布, 除了青海、西藏以及上海等少数地区之外, 全国各省市均有合成氨企业的分布。

伴随着行业竞争的加剧, 合成氨企业的发展趋势呈现除了大型化发展。其中, 年产8万吨以上的合成氨企业就有203家, 其产量占我国合成氨总产量的78.32%。以我国脱硫市场份额的10%为界限进行估算, 我国每年大约需要脱硫剂液氨200万吨, 其副产品——硫酸铵的产量大约有800万吨。我国目前存在的600多家合成氨企业广泛地分布在全国各个省市, 因此, 氨法脱硫在我国拥有了充足的脱硫剂液氨的供应。此外, 氨法脱硫为我国提供了硫元素的供给, 这将对我国农业土壤结构的改善起到极大的推动作用。

3.2 副产物的市场分析

硫酸铵在我国一直作为一种花费原料被广泛应用。近年来, 其应用领域有了新的突破。在非化肥领域, 诸如矿石浸取、粘胶纤维、食糖脱色、农药等等领域也出现了硫酸铵的身影。除此之外, 硫酸铵在复合肥方面应用同样广泛, 需求量近年来急剧增加。伴随着我国对外贸易的发展, 硫酸铵的出口迎来了春天, 近年来的统计发现, 硫酸铵仅仅在亚洲的贸易量就超过200万t/a。一方面是市场的巨大, 另一方面是供给的紧缺, 据统计, 2014年, 全国硫酸铵的产量仅仅有260万吨, 与巨大的市场相比, 这些产量远远不足。