氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術的研究

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

氨肥法煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術的研究

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

本文研究了氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術中的氣體吸收、脫硫脫硝及除塵等各個技術流程，分析了氨肥法的優勢和效益，旨在進一步促進氨肥法煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化技術的發展和應用。

氨肥法；脫硫；脫硝；除塵；一體化

1 氣體吸收

從本質上來講，氣體吸收過程就是溶質從氣相向液相傳遞的過程，一般以雙膜理論模型為機理，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現分子擴散，以分子擴散阻力作為氣體吸收過程總阻力。煙氣與氨水接觸的時候，部分吸收質向吸收劑進行質量傳遞過程，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速率相同，實現氣液兩相的動態平衡，這就是氨肥法脫硫、脫硝、除塵一體化技術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進行吸收，氨分子與水分子很容易通過氫鍵結合，從而形成氨的水化物，這就使得氨有著極易溶于水的性質，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量為700。

(1)脫硫原理 在脫硫塔中導入氨，則會發生以下反應過程：

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、除塵一體化技術中，將亞硫酸銨作為主要的吸收劑，從實質上來講，氨肥法是通過循環的(NH4)2SO3和NH4HSO3來進行二氧化硫的吸收，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，此時需要進行氨水的補充，促進亞硫酸氫銨向亞硫酸銨的轉化，以此來保證對二氧化硫良好的吸收能力，具體反應如下：

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

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

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

3 除塵

煙塵進入到文氏管反應器之后不僅會發生氨與二氧化硫和氮氧化物的化學反應，粉塵也會在濃縮段濃縮，發生碰撞、凝聚、增大等一系列物理過程，產生的液—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。通過粉塵微粒的擴散作用，能夠更容易和霧滴進行接觸，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，根據這個原理可以進行除塵，具體措施如下：①煙氣中的粉塵會高速通過文氏管反應器霧區，并向液膜高速運動；②氣體在切向運動的過程中產生離心力，受到離心力的影響，粉塵運動方向發生改變；③旋轉運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利用高強磁化器來磁化循環水，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 結語

綜上所述，氨肥法能夠實現煙氣脫硫、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，能夠實現副產物的綜合利用，經濟效益可觀，環保效益優良，應大力推廣和應用。

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