氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)的研究

吳興斌楊冰李延真(.濟(jì)寧中銀電化有限公司， 山東 濟(jì)寧 7500；.凱本金威特種化學(xué)品(濟(jì)寧)有限公司， 山東 濟(jì)寧 7300)

氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)的研究

吳興斌1楊冰2李延真2(1.濟(jì)寧中銀電化有限公司， 山東 濟(jì)寧 272500；2.凱本金威特種化學(xué)品(濟(jì)寧)有限公司， 山東 濟(jì)寧 272300)

本文研究了氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)中的氣體吸收、脫硫脫硝及除塵等各個技術(shù)流程，分析了氨肥法的優(yōu)勢和效益，旨在進(jìn)一步促進(jìn)氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

氨肥法；脫硫；脫硝；除塵；一體化

1 氣體吸收

從本質(zhì)上來講，氣體吸收過程就是溶質(zhì)從氣相向液相傳遞的過程，一般以雙膜理論模型為機(jī)理，見圖1。P代表組分氣相主體分壓，Pi代表界面分壓，C代表組分在液相主體上的濃度，Ci代表組分在界面上濃度，整個吸收過程簡化，通過氣液兩層層流膜來實(shí)現(xiàn)分子擴(kuò)散，以分子擴(kuò)散阻力作為氣體吸收過程總阻力。煙氣與氨水接觸的時候，部分吸收質(zhì)向吸收劑進(jìn)行質(zhì)量傳遞過程，即氣體吸收過程，在此過程中，液相中的吸收組分向氣相逸出質(zhì)量，即氣體解吸過程，在溫度和壓力一定的條件下，氣體吸收過程與解吸過程的傳質(zhì)速率相同，實(shí)現(xiàn)氣液兩相的動態(tài)平衡，這就是氨肥法脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)中氣體吸收的主要原理。

圖1

2 脫硫脫硝

氨肥法脫硫主要是對SO2的吸收過程，利用(NH4)2SO3和NH4HSO3溶液來對低濃度的SO2進(jìn)行吸收，氨分子與水分子很容易通過氫鍵結(jié)合，從而形成氨的水化物，這就使得氨有著極易溶于水的性質(zhì)，相較于其他氣體來說，氨在水中的溶解度更大，0攝氏度的時候，1體積水能夠吸收氨的體積數(shù)量為1200，而在20攝氏度的時候，1體積水能夠吸收氨的體積數(shù)量為700。

(1)脫硫原理 在脫硫塔中導(dǎo)入氨，則會發(fā)生以下反應(yīng)過程：

亞硫酸銨對二氧化硫的吸收能力良好，因此在氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)中，將亞硫酸銨作為主要的吸收劑，從實(shí)質(zhì)上來講，氨肥法是通過循環(huán)的(NH4)2SO3和NH4HSO3來進(jìn)行二氧化硫的吸收，在亞硫酸氫銨比例不斷增加的過程中，其對二氧化硫的吸收能力也不斷減弱，此時需要進(jìn)行氨水的補(bǔ)充，促進(jìn)亞硫酸氫銨向亞硫酸銨的轉(zhuǎn)化，以此來保證對二氧化硫良好的吸收能力，具體反應(yīng)如下：

(2)脫硝原理 在脫硫過程中得到的產(chǎn)物主要包括(NH4)2SO3、少量的(NH4)2SO4以及一部分NH4HSO3，可以將脫硫部分的產(chǎn)物作為吸收氮氧化物的吸收劑，具體反應(yīng)過程如下：

對于煙氣來說，在其氮氧化物中，NO是主要成分，占到了90%左右，因此脫除的大部分氮氧化物為NO。

(3)副產(chǎn)品生成 在上述脫硫、脫氮反映之后，充入反應(yīng)器中的強(qiáng)制氧化空氣會將剩余的亞硫酸銨氧化為硫酸銨，反應(yīng)過程如下：

氧化生成的硫酸銨會順著反應(yīng)器底槽排除，首先經(jīng)過灰渣過濾器，將其中的飛灰過濾除去，之后進(jìn)入到結(jié)晶反應(yīng)器中，析出硫酸銨晶液，最后經(jīng)過脫水、干燥等一系列流程，就可以得到硫酸銨這一副產(chǎn)品，可以將硫酸銨直接作為化肥使用，也可以作為合成復(fù)合肥的原料。

3 除塵

煙塵進(jìn)入到文氏管反應(yīng)器之后不僅會發(fā)生氨與二氧化硫和氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)，粉塵也會在濃縮段濃縮，發(fā)生碰撞、凝聚、增大等一系列物理過程，產(chǎn)生的液—固界面代替原來的氣包圍界面，粉塵表面的氣膜由水膜代替，從而產(chǎn)生吸附作用和凝聚作用，在離子之間還能夠形成液橋，這就增加了粉塵顆粒的粒徑。通過粉塵微粒的擴(kuò)散作用，能夠更容易和霧滴進(jìn)行接觸，增加了煙氣中粉塵微粒的濕度和浸潤性，使粉塵微粒相互凝聚，以粉塵微粒為核心，能夠形成液滴，根據(jù)這個原理可以進(jìn)行除塵，具體措施如下：①煙氣中的粉塵會高速通過文氏管反應(yīng)器霧區(qū)，并向液膜高速運(yùn)動；②氣體在切向運(yùn)動的過程中產(chǎn)生離心力，受到離心力的影響，粉塵運(yùn)動方向發(fā)生改變；③旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的霧滴使得煙氣中粉塵微粒靠近水膜；④增大水霧封鎖線的覆蓋范圍，捕集逃逸的亞微米粉塵顆粒及硫酸銨晶體；⑤利用高強(qiáng)磁化器來磁化循環(huán)水，以此來提升脫硫效率，同時提升了去除憎水性亞微米粉塵顆粒的效率。

4 結(jié)語

綜上所述，氨肥法能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣脫硫、脫硝及除塵的一體化，集三種功能于一體，適合中小型合成氨廠的脫硫脫硝，符合我國國情，能夠?qū)崿F(xiàn)副產(chǎn)物的綜合利用，經(jīng)濟(jì)效益可觀，環(huán)保效益優(yōu)良，應(yīng)大力推廣和應(yīng)用。

[1]鄭淑芳.氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)(北京),2005.