濕式氨法脫硫技術的脫硫效率影響因素分析

【摘要】氨法脫硫是當前一種非常有效的煙氣脫硫方法，是一種綠色環保的技術，隨著國家對火電、鋼鐵等行業的大氣污染物排放標準進行了提升，對污染物提出超低排放控制指標要求，同樣對氨法脫硫技術也提出了更高的要求。國內氨法脫硫經過近20年的發展，已成功解決包括氣溶膠、氨逃逸等一系列難題，國內投運的符合超低排放要求的氨法脫硫裝置已有近300多套。本文針對濕式氨法脫硫的基本流程進行總結，同時根據理論和實際相結合，針對氨法脫硫對脫硫效率的各項影響因素逐一進行分析。

【關鍵詞】濕式氨法脫硫;超低排放;脫硫效率;影響因素分析

1. 濕式氨法脫硫技術的原理和流程

1.1氨法脫硫反應原理

濕式氨法脫硫從反應原理上來說是一種氣液兩相反應過程，是以亞硫酸銨及亞硫酸氫銨混合溶液來吸收煙氣中的SO2，反應方程式如下：

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

其次，氧化反應如下：

1.2濕式氨法脫硫技術的原理和流程

氨法脫硫技術以水溶液中的NH4和SO2進行反應來將鍋爐煙氣中的SO2進行脫除，將多功能脫硫塔中通入氨水與鍋爐煙氣中的SO2反應吸收，得到脫硫的中間產品（NH4）2SO3，并向脫硫塔的氧化段內通過氧化空氣，使（NH4）2SO3發生氧化反應，將（NH4）2SO3氧化成（NH4）2SO4溶液，最后的濃縮階段是利用高溫煙氣的熱量將（NH4）2SO4溶液濃縮，得到一定固含量的（NH4）2SO4漿液，漿液再經過旋流器、離心機以及干燥機等設備進行脫水，得到最終的（NH4）2SO4產品。

氨法脫硫塔采用三段復合多功能噴淋塔設計方案，從上到下依次進行吸收、濃縮和氧化，鍋爐煙氣首先進入脫硫塔的濃縮段進行濃縮，經過洗滌和降溫后再進入到脫硫塔的吸收段進行吸收，吸收液經過循環泵輸送到吸收段，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行氧化，進行反應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槽，循環至脫硫塔的濃縮段與原煙氣對流，通過蒸發和濃縮以及結晶等方式來得到含有一定比例固體的（NH4）2SO4漿液，漿液通過排出泵進入到硫銨后處理工段得到成品的硫酸銨。凈煙氣經過水洗除霧器等設備除去煙氣中攜帶的塵與霧滴，經過塔頂煙囪直接排出。

脫硫過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、煙氣速度等因素對脫硫效率的影響進行分析。

2.1 L/G比對脫硫效率的影響

L/G比是吸收劑的單位循環量與單位煙氣量的比值，當PH值恒定時，液氣比越高，脫硫效率越高，L/G比對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，這是因為L/G對傳質性能的影響主要是通過傳質過程中液氣接觸的比表面積來實現的。

2.2 PH值對脫硫效率的影響

PH值對氨法脫硫SO2的溶解擴散、吸收傳質、（NH4）2SO3氧化及硫銨結晶均會產生影響，其對脫硫效率的影響如下：

脫硫效率隨著PH值增大而增大，因為低PH值時，H+濃度高，抑制H2SO3解離，故SO2的溶解度低，PH值過高會導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。

2.3 煙氣流速對脫硫效率的影響

實際運行時因運行工況的變化會引起煙氣量的變化，煙氣流速也是對脫硫效率產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，因為煙氣流速對傳質過程有一定的影響，煙氣流速的增加會使煙氣在塔內的停留時間縮短，同時在由于單位時間煙氣量增加了，而吸收液的堿度并沒有增加，故吸收能力是未有增加的，故脫硫率隨之下降，這種現象在低PH值下更為明顯。

2.4 反應溫度對脫硫效率的影響

根據熱力學平衡計算及實際運行情況分析，氨法脫硫效率會隨著反應溫度的增加而下降，反應溫度對脫硫效率的影響關系如下：

2.5其他因素對脫硫效率的影響

在其他條件不變的情況下，脫硫效率會隨著吸收反應區的壓力增加而提升，這是由于煙氣壓力的增大會增加氣相間的推動力，使SO2更加快速穿透氣膜擴散到液膜中，再進入液相主體進行反應，傳質系數增加，故脫硫效率增加。

此外，隨著煙氣中氧含量的增加，脫硫效率也會隨之降低。

3. 總結

經以上分析，濕式氨法脫硫是一個復雜的化工反應過程，結合運用了化工反應學及化工動力學等多門學科知識，L/G、PH值、煙氣流速、反應溫度、反應壓力、煙氣氧含量等因素對脫硫效率均有影響，并不是所有參數取值越高越好，還應結合工程投資及運行成本等因素綜合考慮，選取最優的參數值。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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作者簡介：陶愷（1984-），男，江蘇南京人，中級工程師，從事化工工程及火電、鋼鐵行業煙氣脫硫脫硝工程設計。