煤化工中氨法脱硫技术的应用探讨

邱进文

新疆庆华能源集团有限公司 新疆 835100

【摘要】：煤炭的消耗产生大量的二氧化硫，对人体健康有着严重的威胁，当二氧化硫浓度严重超标时，如被人体直接吸入会损坏呼吸道，引起病变；当二氧化硫的浓度达到一定数值时对植物的酶的活性影响很大，植物的破坏，同样给环境也带来了严重的危害。

【关键词】：煤化工；氨法脱硫；技术应用

引言

煤炭的消耗给我国经济带来发展的同时也给我国的环境带来了严重的污染。主要原因是煤炭燃烧产生了大量的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳和粉尘等有害物质。在我国煤炭是能源消耗中的主导，这对二氧化硫的排放量有着重要的影响，二氧化硫排放量的80%以上都来自煤炭的消耗。

1、氨法脱硫工艺概述

锅炉烟气中二氧化硫的处理方法有很多种方式，然而本文所研究和探讨的是氨法脱硫技术。氨法脱硫就是利用氨水和烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸按，亚硫酸按再强制氧化生成硫酸按的过程；经过多年的发展，氨法脱硫方式和其他脱硫形式相比优势突出。利用化工厂自产的废氨水作为脱硫原料，运行成本低。脱硫效率高，不产生二次污染等。锅炉烟气氨法脱硫虽说优点很多，但也有着不足之处。如技术不成熟所带来的运行参数不稳定，排放出气溶胶污染大气，氨逃逸也是制约氨法脱硫发展的另一大因素。虽然氨法脱硫技术存在不足，但氨法脱硫工艺在实际中的应用仍然在处于上升趋势。

氨法脱硫所需要的脱硫剂为氨水。氨水是具有刺激性、挥发性、不稳定性、弱碱性。上述的性质可以反应出氨水容易和烟气中的二氧化硫发生反应，生成亚硫酸（氢）按。亚硫酸按具有在空气中易氧化、60℃至70℃分解、水溶液呈碱性、对钢铁腐蚀性强等特性。亚硫酸氢按具有在空气中易氧化、易溶于水、既能和酸反应，也能和碱反应、在空气中会被氧化成硫酸盐、亚硫酸氢按溶液有二氧化硫气味，遇酸遇热会分解，放出二氧化硫等性质。通过了解氨法脱硫中的几种主要物质的性质，在选用材质时一定要注意要用防腐蚀的材料。这里包括脱硫塔的材料选择、管道材质的选择、各种泵体材质的选择和检测原件的选择等。在保证烟气排放中二氧化硫合格的前提下，氨法脱硫系统运行的经济性主要是指依靠设备的运行周期能否达到设计要求，运行中脱硫剂使用的多少，副产品硫酸按生产的数量和质量等指标考量。

氨法脱硫工艺的基本原理是利用氨水作为脱硫剂脱出燃煤锅炉烟气中携带的二氧化硫，最终生成硫酸按物质作为化肥的加工原料。脱硫系统中对设备危害最大的就是脱硫系统内的混合环境。在这种环境下对设备的要求就很严格，选用的材质至关重要，这也是保证设备长期运行的基础。通过长期的研究发现，316L不锈钢材料有很好的抗腐蚀性。随着找到了能够满足氨法脱硫腐蚀性环境的材质，脱硫技术也伴随这很大的提高。氨法脱硫的技术不断走向成熟，一直都在追求最优化的操作和最优化的条件。不断的发展，使得氨法脱硫工艺的优势就显得更加的突出。在国内，燃煤锅炉烟气脱硫这么大的需求量，就给了氨法脱硫工艺一个很大的发展空间，推动这氨法脱硫工艺不断地发展，而且工艺越来越成熟，因此就越来越得到认可。

2、氨法脱硫系统

氨法脱硫，即用氨水通过喷淋与烟气接触，吸收烟气中的二氧化硫，最终生成亚硫酸按，反应式如下：

（1）SO2+NH3+H2O=NH4HSO3

（2）SO2+2NH3+H2O=（NH4）₂SO3

（3）SO2+（NH4）₂SO3+H2O=2NH4HSO3

（4）NH3+NH4HSO3=（NH4）₂SO3

上述反应中，在送入氨量较少时，则发生（1）式反应；在送入氨量较多时，则发生（2）式反应。式（3）表示的是氨法脱硫吸收反应的主反应式。因吸收过程中所生成的酸式盐亚硫酸氢按对二氧化硫不具有吸收能力，吸收液中亚硫酸氢按数量增多时对二氧化硫吸收能力下降，操作中需向吸收液中补充氨，使部分亚硫酸氢按转变为亚硫酸按，此时发生（4）式反应，以保持吸收液对二氧化硫的吸收能力。

3、煤化工中氨法脱硫技术的应用

3.1氨法脱硫系统液气比的选择

3.1.1液气比选择1.2L/m3的依据

湿法烟气脱硫中液气比的选择主要是为了满足脱硫效率的要求，液气比越高，烟气与吸收液接触机会越高，脱硫率越高；应该说，液气比的选择原则基于在满足脱硫效率的前提下尽可能降低，以保证在确保脱硫效率的前提下，更为经济的运行。

3.1.2氨法脱硫的要点说明

氨是一种极易溶于水的物质，溶于水后形成“氨水”，氨法脱硫中都是以“氨水”作为脱硫剂，氨法脱硫吸收反应属于气一液反应，只要选择合适的喷淋方式即可实现充分反应。氨水与烟气中二氧化硫发生吸收反应首先生成亚硫酸按，也是极易溶于水的物质，溶于水后呈弱碱性，事实上氨法脱硫的持续吸收反应都是亚硫酸按溶液与烟气中二氧化硫发生吸收反应生成亚硫酸氢按，而氨水的加入通常是为了将亚硫酸氢按中和再生成亚硫酸按，如此反复循环完成脱硫目的。反应式如下:

2NH3+SO2+H2O=（NH4）₂SO3

（NH4）₂SO3+SO2+HaO=2NH4HSO3

NH4HSO3+NH3+H2O=（NH4）₂SO3+H2O

氨的活性非常强，氨水与二氧化硫发生吸收反应的时间约为0.1-0.2秒时间，也就是说只要接触即发生反应，因此说，氨法脱硫中为了保证脱硫效率的实现只要确保烟气与吸收液的接触即可发生吸收反应。因此，早期的氨法简易脱硫中通常在烟道气中喷入一定量的氨水（液气比<0.3即可实现很高的脱硫效率，因此，氨法脱硫极容易实现>95%甚至99%的脱硫效率是毋庸置疑的!但氨法脱硫反应后生成的物质是亚硫酸按（（NH）2SO3，其化学特性呈弱碱性、极容易水，而且易氧化和分解，在70℃情况下开始分解成二氧化硫和氨，因此为了控制亚硫酸按的分解，对于像锅炉烟气温度（150℃左右）较高情况下必须控制脱硫后的烟气温度小于70℃，通过热能平衡理论计算，液气比在0.5-1的情况下即可控制脱硫后的烟气温度低于60℃，本脱硫系统控制液气比在1.2L/m3。

3.2采样

1）采样前，用去离子水对采样枪、采样连接管、气水分离器进行清洗。2）启动采样仪，对清洗后的采样枪、采样连接管、气水分离器进行抽空气风干。3）在采样过程中，采样枪的把手端向下倾斜5°～10°，采样连接管以向下倾斜的方式连接采样枪与气水分离器。4）采样后，保存滤膜或滤筒的同时，收集从采样枪、采样连接管、气水分离器中被采烟气中冷凝出的冷凝液。5）采样后，用去离子水对采样枪、采样连接管、气水分离器进行清洗，并收集清洗液。

3.3氨法脱硫超低排放改造

1）在吸收塔顶部增设超声波除尘一体化超低排放系统，增加吸收塔高度，并为每台吸收塔设置1套超声波发生器及配套设施。超声波除尘是利用超声波的特点，使亚微米颗粒在声波的作用下发生共振，颗粒越小则振幅越大，相互团结发生凝并，从流动的烟气中分离，进一步降低烟气中的总尘含量。（2）调整吸收塔内结构，改善吸收塔内气液流场分布，进一步提高气液接触效果，强化脱硫塔细微颗粒物的控制，调整一级循环泵流量及相应的管道阀门设置。（3）优化吸收塔内除雾器设置，并在超声波一体化系统顶部设置高效除雾器。

结语

综上，氨法脱硫在我国有很大的推广空间，氨法脱硫经过大量实践表明是真正的绿色脱硫工艺，装置无废水排放，高效、安全、环保。

参考文献

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