馮帥帥

【摘 要】火電廠SO2的大量排放是造成我國酸雨污染日益嚴峻的一個主要原因。減少SO2排放，控制酸雨污染，成為社會關注的焦點。在各種脫硫技術中鈣法和氨法煙氣脫硫技術的應用最為廣泛。

【關鍵詞】氨法脫硫；技術；應用

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步和人們環(huán)保意識的增強，工業(yè)煙氣脫除SO2日益受到重視。在火力發(fā)電廠脫硫技術實際應用中，目前主流的脫硫技術仍為鈣法，但鈣法脫硫的二次污染、運行不經(jīng)濟等問題日益顯現(xiàn)出來，于是，氨法脫硫技術逐漸受到關注，許多的企業(yè)和研究單位對氨法脫硫技術的前景做出了樂觀的評價。國內(nèi)已成功地在60MW機組煙氣脫硫工程上使用了氨法，其各項經(jīng)濟技術指標居脫硫業(yè)的領先水平。

由于氨法脫硫工藝自身的一些特點，可充分利用我國廣泛的氨源，生產(chǎn)需求大的肥料，并且氨法脫硫工藝在脫硫的同時又可脫氮，是一項較適應中國國情的脫硫技術。為幫助大家全面了解氨法，本文對氨法脫硫技術的發(fā)展、機理和不同技術的特點進行簡述，并側(cè)重介紹濕式回收法氨法脫硫技術。

1、我國二氧化硫的污染現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

二氧化硫為一種無色但有很強的刺激性氣味的氣體，是目前大氣中危害最嚴重的污染物質(zhì)之一。由于人類自身活動的原因而造成大氣中的二氧化硫的含量嚴重超標，對人類自身的健康、生態(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建構(gòu)筑物材料等多方面造成危害與破壞。尤其是當大氣中的二氧化硫形成酸性降雨時，對人類和環(huán)境的危害更加廣泛和嚴重。研究表明，我國的酸雨屬于典型的硫酸型酸雨。所以，控制二氧化硫的排放是抑制我國酸雨污染發(fā)展的關鍵。二氧化硫的排放主要來源于能源消耗，而能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接制約著經(jīng)濟發(fā)展。我國處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，但是由于能源結(jié)構(gòu)的不合理，能源短缺目前仍然是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。我國是一個能源生產(chǎn)與消費大國，一次能源的消費總量僅次于美國，但人均消費量還不到全世界人均量的一半。

在我國一次能源和發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)了絕對主導地位，在已探明的一次能源儲備中，煤炭仍是主要能源。盡管由于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤炭比例有所下降，但仍然很高。據(jù)有關專家預測，到2050年，我國煤炭在一次能源中所占比例仍會在50%以上，這充分表明在以后很長的一段時間內(nèi)，我國一次能源以煤炭為主的格局不會發(fā)生變化。

2、主要技術問題

現(xiàn)有的氨法脫硫工藝中存在著以下技術問題：

2.1氨易揮發(fā)。

氨法脫硫與鈣法（石灰石、石灰）脫硫的本質(zhì)區(qū)別是，前者的脫硫劑在常溫常壓下是氣體，易揮發(fā)，而后者是常溫下是固體，不易揮發(fā)。因此，氨法脫硫的首要問題是解決氨的揮發(fā)問題，防止氨隨脫硫尾氣溢出。

2.2亞硫酸銨氧化困難。

向亞硫酸銨水溶液中鼓入空氣直接氧化，便可得到硫酸銨。亞硫銨氧化反應實際上在吸收過程中也會發(fā)生，只不過由于煙氣中O2含量低，反應速度慢，氧化率較低，一般不予考慮。亞硫酸銨氧化和其他亞硫酸鹽相比明顯不同，NH4+對氧化過程有阻尼作用，顯著阻礙O2在水溶液中的溶解。當鹽濃度小于0.5mo1/l時，亞硫酸銨氧化速率隨其濃度增加而增加，而當超過這個極限值時，氧化速率隨濃度增加而降低。

2.3硫酸銨結(jié)晶。

硫酸銨在水溶液中的飽和溶解度隨溫度變化不大，結(jié)晶析出硫酸銨的方法一般采用蒸發(fā)結(jié)晶，消耗額外蒸汽。因此，如何控制過程的工藝條件使硫酸銨飽和結(jié)晶從而降低能耗是該方法的第三個技術關鍵。

3、煙氣氨回收法脫硫技術優(yōu)勢

綜合來看，煙氣氨回收法脫硫技術具有下列優(yōu)勢：

3.1完全資源化——變廢為寶、化害為利

氨回收法脫硫技術將回收的二氧化硫、氨全部轉(zhuǎn)化為硫銨、磷銨、硝銨等化肥或硫酸、液化二氧化硫等化學品（一般副產(chǎn)硫銨，也可根據(jù)電站當?shù)氐臈l件副產(chǎn)其它產(chǎn)品），不產(chǎn)生二次污染，是一項真正意義上的將污染物全部資源化的技術。

3.2脫硫成本隨煤炭的含硫量增加而下降—可使用高硫煤發(fā)電，脫硫費用低

因為氨回收法脫硫是回收法，副產(chǎn)品的附加值高，可使氨增值，所以氨回收法脫硫的運行費用小且隨硫的脫除量增加而降低。故電廠利用價格低廉的高硫煤，既大幅度降低發(fā)電成本，又降低了脫硫費用，一舉兩得。

3.3裝置阻力小—方便鍋爐系統(tǒng)配置，節(jié)省運行電耗

利用氨法脫硫劑的高活性，液氣比只有1～1.5l/m3（常規(guī)濕法脫硫技術的液氣比需8-15l/m3），脫硫塔的阻力為850Pa左右，無加熱裝置時包括煙道等阻力脫硫島總阻力在1000Pa左右；配蒸汽加熱器時脫硫島的總設計阻力也僅是1250Pa左右。因此，氨法脫硫裝置可以利用原鍋爐引風機的潛力，大多無需新配增壓風機；即便原風機無潛力，也可適當進行風機改造或增加小壓頭的風機即可。系統(tǒng)阻力較常規(guī)脫硫技術節(jié)電50%以上。另外，液氣比的大幅度下降，使循環(huán)泵的功耗降低了近70%。

3.4工藝節(jié)能優(yōu)化—能效高，設備費用低。

一般濕法脫硫皆需將煙氣降溫到50～60℃，脫硫后再熱升溫到70℃以上。再熱的方式多為GGH換熱器，因溫差小傳熱速度低，GGH的體積都較大，既占地又需高額投資。而氨回收法利用工藝特點，把進脫硫島的溫度高的煙氣熱量用于副產(chǎn)品的濃縮，而煙氣的再熱用蒸汽作熱源，這樣傳熱的溫差高傳熱面積可大大減少，再熱器的占地縮小了60%以上，設備費節(jié)省了75%以上，阻力下降了60%以上，節(jié)約了脫硫增壓風機或原鍋爐引風機的電耗，脫硫島的總電耗占發(fā)電容量的1%以下。

3.5脫硫裝置可靠—運行方便、高效。

氨法為氣液兩相反應，反應物活性強，具有較大的化學反應速率，脫硫劑及脫硫產(chǎn)物皆為易溶性的物質(zhì)，裝置內(nèi)脫硫液皆為澄清的溶液無積垢無磨損。所以，氨法更容易實現(xiàn)自動控制，操作控制簡單易行；脫硫效率可穩(wěn)定在90%以上（有特別要求時可穩(wěn)定在95%以上）。其次，氨法采用了先進的防腐技術選用可靠的材料和設備，使裝置可靠性高達98.5%，日常維護量少，裝置的年維護檢修費僅需總投資的2-3%。

3.6裝置配備設備少—占地小，利于總圖布置。

氨回收法脫硫裝置無需原料預處理工序，脫硫副產(chǎn)產(chǎn)物的生產(chǎn)過程相對也較簡單，裝置總配置的設備在30臺套左右；且處理量較少（每吸收1噸二氧化硫只產(chǎn)生2.1噸的硫酸銨），設備選型無需太大。脫硫部分的設備占地與鍋爐的規(guī)模相關，75t/h—1000t/h的鍋爐占地在150m2～500m2左右；脫硫液處理即硫銨工序占地與鍋爐的含硫量有關，但相關系數(shù)不大，整個硫銨工序正常占地在500m2內(nèi)。與常規(guī)的脫硫技術比較，占地節(jié)省50%以上。

4、工藝流程

鍋爐引風機（或脫硫增壓風機）來的煙氣，經(jīng)換熱降溫至100℃左右進入脫硫塔用氨化液循環(huán)吸收生產(chǎn)亞硫酸銨；脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化入再熱器（可用蒸汽加熱器或氣氣換熱器）加熱至70℃左右后進入煙囪排放。脫硫塔為噴淋吸收塔是專利設備，主要引用在濕式石灰石/石膏脫硫中常用的結(jié)構(gòu)，在反應段、除霧段增加了相應的構(gòu)件增大反應接觸時間。吸收劑氨水（或液氨）與吸收液混合進入吸收塔。吸收形成的亞硫酸銨在吸收塔底部氧化成硫酸銨溶液，再將硫酸銨溶液泵入過濾器，除去溶液中的煙塵送入蒸發(fā)結(jié)晶器。硫酸銨溶液在蒸發(fā)結(jié)晶器中蒸發(fā)結(jié)晶，生成的結(jié)晶漿液流入過濾離心機分離得到固體硫酸銨（含水量2～3%），再進入干燥器，干燥后的成品入料倉進行包裝，即可得到商品硫酸銨化肥。

5、結(jié)束語

隨國內(nèi)氨法脫硫技術的發(fā)展，氨法脫硫裝置的投資已能低于鈣法，阻礙氨法脫硫技術的難點已被研究人員用不同的方法所突破，氨法脫硫技術正不斷完善。隨著氨法脫硫技術業(yè)績的增加，其應用前景將顯現(xiàn)出來，在技術日益進步的今天，氨法煙氣脫硫技術具有很大的應用潛力。

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（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責任公司）