【摘要】氨法脫硫是當(dāng)前一種非常有效的煙氣脫硫方法，是一種綠色環(huán)保的技術(shù)，隨著國(guó)家對(duì)火電、鋼鐵等行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了提升，對(duì)污染物提出超低排放控制指標(biāo)要求，同樣對(duì)氨法脫硫技術(shù)也提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)氨法脫硫經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，已成功解決包括氣溶膠、氨逃逸等一系列難題，國(guó)內(nèi)投運(yùn)的符合超低排放要求的氨法脫硫裝置已有近300多套。本文針對(duì)濕式氨法脫硫的基本流程進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)根據(jù)理論和實(shí)際相結(jié)合，針對(duì)氨法脫硫?qū)γ摿蛐实母黜?xiàng)影響因素逐一進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】濕式氨法脫硫;超低排放;脫硫效率;影響因素分析

1. 濕式氨法脫硫技術(shù)的原理和流程

1.1氨法脫硫反應(yīng)原理

濕式氨法脫硫從反應(yīng)原理上來(lái)說(shuō)是一種氣液兩相反應(yīng)過(guò)程，是以亞硫酸銨及亞硫酸氫銨混合溶液來(lái)吸收煙氣中的SO2，反應(yīng)方程式如下：

吸收SO2的主要成分是 （NH4）2SO3，吸收反應(yīng)產(chǎn)生NH4HSO3，再與氨水反應(yīng)還原成（NH4）2SO3，源源不斷的為脫硫反應(yīng)提供吸收劑。

其次，氧化反應(yīng)如下：

1.2濕式氨法脫硫技術(shù)的原理和流程

氨法脫硫技術(shù)以水溶液中的NH4和SO2進(jìn)行反應(yīng)來(lái)將鍋爐煙氣中的SO2進(jìn)行脫除，將多功能脫硫塔中通入氨水與鍋爐煙氣中的SO2反應(yīng)吸收，得到脫硫的中間產(chǎn)品（NH4）2SO3，并向脫硫塔的氧化段內(nèi)通過(guò)氧化空氣，使（NH4）2SO3發(fā)生氧化反應(yīng)，將（NH4）2SO3氧化成（NH4）2SO4溶液，最后的濃縮階段是利用高溫?zé)煔獾臒崃繉ⅲ∟H4）2SO4溶液濃縮，得到一定固含量的（NH4）2SO4漿液，漿液再經(jīng)過(guò)旋流器、離心機(jī)以及干燥機(jī)等設(shè)備進(jìn)行脫水，得到最終的（NH4）2SO4產(chǎn)品。

氨法脫硫塔采用三段復(fù)合多功能噴淋塔設(shè)計(jì)方案，從上到下依次進(jìn)行吸收、濃縮和氧化，鍋爐煙氣首先進(jìn)入脫硫塔的濃縮段進(jìn)行濃縮，經(jīng)過(guò)洗滌和降溫后再進(jìn)入到脫硫塔的吸收段進(jìn)行吸收，吸收液經(jīng)過(guò)循環(huán)泵輸送到吸收段，含有氨氣的漿液吸收煙氣中的SO2形成（NH4）2SO3溶液，（NH4）2SO3溶液再回流到脫硫塔的氧化段進(jìn)行氧化，進(jìn)行反應(yīng)的氧化空氣從通入氧化段，將（NH4）2SO3氧化成（NH4）2SO4溶液，氧化后的溶液排至循環(huán)槽，循環(huán)至脫硫塔的濃縮段與原煙氣對(duì)流，通過(guò)蒸發(fā)和濃縮以及結(jié)晶等方式來(lái)得到含有一定比例固體的（NH4）2SO4漿液，漿液通過(guò)排出泵進(jìn)入到硫銨后處理工段得到成品的硫酸銨。凈煙氣經(jīng)過(guò)水洗除霧器等設(shè)備除去煙氣中攜帶的塵與霧滴，經(jīng)過(guò)塔頂煙囪直接排出。

脫硫過(guò)程中所含大致流程如圖1.1 所示。

2. 脫硫效率影響因素分析

本次以煙氣流量500000Nm3/h，SO2濃度為3000mg/Nm3為例，分別對(duì)L/G比、吸收液濃度、吸收液PH值、入口SO2濃度、煙氣速度等因素對(duì)脫硫效率的影響進(jìn)行分析。

2.1 L/G比對(duì)脫硫效率的影響

L/G比是吸收劑的單位循環(huán)量與單位煙氣量的比值，當(dāng)PH值恒定時(shí)，液氣比越高，脫硫效率越高，L/G比對(duì)脫硫效率的影響大致如下：

隨著L/G的增加，脫硫率不斷增加，這是因?yàn)長(zhǎng)/G對(duì)傳質(zhì)性能的影響主要是通過(guò)傳質(zhì)過(guò)程中液氣接觸的比表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.2 PH值對(duì)脫硫效率的影響

PH值對(duì)氨法脫硫SO2的溶解擴(kuò)散、吸收傳質(zhì)、（NH4）2SO3氧化及硫銨結(jié)晶均會(huì)產(chǎn)生影響，其對(duì)脫硫效率的影響如下：

脫硫效率隨著PH值增大而增大，因?yàn)榈蚉H值時(shí)，H+濃度高，抑制H2SO3解離，故SO2的溶解度低，PH值過(guò)高會(huì)導(dǎo)致大量的氨逃逸及氣溶膠。故需控制PH值在合理的范圍之內(nèi)。

2.3 煙氣流速對(duì)脫硫效率的影響

實(shí)際運(yùn)行時(shí)因運(yùn)行工況的變化會(huì)引起煙氣量的變化，煙氣流速也是對(duì)脫硫效率產(chǎn)生重要影響的因素之一：

在一定條件下，隨著煙氣流速的增加，脫硫效率不斷下降，因?yàn)闊煔饬魉賹?duì)傳質(zhì)過(guò)程有一定的影響，煙氣流速的增加會(huì)使煙氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間縮短，同時(shí)在由于單位時(shí)間煙氣量增加了，而吸收液的堿度并沒(méi)有增加，故吸收能力是未有增加的，故脫硫率隨之下降，這種現(xiàn)象在低PH值下更為明顯。

2.4 反應(yīng)溫度對(duì)脫硫效率的影響

根據(jù)熱力學(xué)平衡計(jì)算及實(shí)際運(yùn)行情況分析，氨法脫硫效率會(huì)隨著反應(yīng)溫度的增加而下降，反應(yīng)溫度對(duì)脫硫效率的影響關(guān)系如下：

2.5其他因素對(duì)脫硫效率的影響

在其他條件不變的情況下，脫硫效率會(huì)隨著吸收反應(yīng)區(qū)的壓力增加而提升，這是由于煙氣壓力的增大會(huì)增加氣相間的推動(dòng)力，使SO2更加快速穿透氣膜擴(kuò)散到液膜中，再進(jìn)入液相主體進(jìn)行反應(yīng)，傳質(zhì)系數(shù)增加，故脫硫效率增加。

此外，隨著煙氣中氧含量的增加，脫硫效率也會(huì)隨之降低。

3. 總結(jié)

經(jīng)以上分析，濕式氨法脫硫是一個(gè)復(fù)雜的化工反應(yīng)過(guò)程，結(jié)合運(yùn)用了化工反應(yīng)學(xué)及化工動(dòng)力學(xué)等多門(mén)學(xué)科知識(shí)，L/G、PH值、煙氣流速、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、煙氣氧含量等因素對(duì)脫硫效率均有影響，并不是所有參數(shù)取值越高越好，還應(yīng)結(jié)合工程投資及運(yùn)行成本等因素綜合考慮，選取最優(yōu)的參數(shù)值。作者建議最佳的L/G比在2～3L/m3，PH值為5～5.5，煙氣流速2～2.5m/s。

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作者簡(jiǎn)介：陶愷（1984-），男，江蘇南京人，中級(jí)工程師，從事化工工程及火電、鋼鐵行業(yè)煙氣脫硫脫硝工程設(shè)計(jì)。