氨法脫硫脫氮的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
3.1 適用范圍廣,不受燃煤含硫量、鍋爐容量的限制
由于吸收劑氨比石灰石或石灰活性大,因而氨法脫硫裝置對(duì)煤質(zhì)變化、鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)。這在我國能源供應(yīng)緊張、來什么煤燒什么煤的情況下,更顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。氨法脫硫的特點(diǎn)之一是煤中含硫越高,硫酸銨的產(chǎn)量就越大;同時(shí),煤也越便宜,業(yè)主所得到的利潤就越大。
3.2 反應(yīng)速度快,吸收劑利用率高、脫除效率高
①氨水無論是以液態(tài)還是以氣態(tài)參與反應(yīng),同 SOx、NOx 之間都是均相反應(yīng);而鈣質(zhì)脫硫劑無論是以粉狀還是以漿狀投入,同反應(yīng)物之間均是異相反應(yīng),反應(yīng)僅在其表面進(jìn)行,反應(yīng)產(chǎn)物封閉表面后,顆粒內(nèi)部成分很難得到利用,即使增加反應(yīng)時(shí)間,也僅能獲得在擾動(dòng)中顆粒破碎的好處。這種情況也不能用催化劑加以改善。
、趶奈栈瘜W(xué)機(jī)理上分析,SO2 的吸收是酸堿中和反應(yīng),吸收劑堿性越強(qiáng),越有利于吸收,氨的堿性強(qiáng)于鈣基(石灰石,石灰)。從吸收物理機(jī)理上分析,鈣基吸收劑吸收SO2 是氣-固反應(yīng),反應(yīng)速度較慢,而且反應(yīng)不完全,吸收劑利用率低;為此需要將其磨細(xì)、霧化、循環(huán)等過程以提高吸收劑的利用率,但將使整個(gè)系統(tǒng)能耗增加。而氨吸收SO2 是氣-液反應(yīng)或氣-氣反應(yīng),反應(yīng)速率快,反應(yīng)完全,吸收劑利用率高,脫硫效率也高。
、蹚姆磻(yīng)動(dòng)力學(xué)上看,二者在反應(yīng)速率、反應(yīng)進(jìn)行完全程度上相差數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。
3.3 脫硫劑用量小、無廢渣、廢水
吸收單位物質(zhì)量的硫氧化物所需氨的重量及其反應(yīng)產(chǎn)物處理量都顯著小于鈣脫硫劑,這是由反應(yīng)物質(zhì)本身的分子量、脫硫劑純度、脫硫劑利用率等幾方面決定的。
①從反應(yīng)物質(zhì)的量來看,吸收1 摩爾的SO2,需要2 摩爾的NH3,或1 摩爾的CaO 或Ca(OH)2 或CaCO3,相比較2 摩爾NH3 的物質(zhì)量最小。
、趶拿摿騽┑睦寐蕘砜矗狈ǹ蛇_(dá)90%以上;鈣法僅能到20%或50%。
③從物料來源及純度看,商品液氨的純度近似于100%;而石灰石中CaCO3 的含量一般僅為50%,燒成石灰后,CaO 的含量一般也在50%的水平。
④從反應(yīng)生成物看,等摩爾的CaSO4 雖只略重于(NH4)2SO4,但鈣脫硫劑中的大量雜質(zhì)和未能有效參與反應(yīng)利用的成分必須作為廢渣處理,由CaCO3 產(chǎn)生的大量CO2 也是污染物。
3.4 氨法工藝的熱利用效率高
分別以氨水、石灰、熟石灰和石灰石粉作脫硫劑,吸收1 摩爾SO2 的焓變?nèi)缦旅嫠氖剿荆?/DIV>
2NH3(g)+H2O(L)+SO2(g)+1/2O2→(NH4)2SO4(ag)+543.4 kJ·mol-1(11)
CaO(s)+SO2(g)+1/2O2→CaSO4(ag)+520.1kJ·mol-1(12)
Ca(OH)2(s)+SO2(g)+1/2O2→CaSO4(ag)+H2O(L)+454.9 kJ·mol-1(13)
CaCO3(s)+SO2(g)+1/2O2→CaSO4(ag)+CO2(g)+341.9 kJ·mol-1(14)
可見,以氨為脫硫劑時(shí),熱效應(yīng)最好。
此外,氨劑可達(dá)到充分利用,不會(huì)無效地帶走熱量;鈣質(zhì)脫硫劑未有效利用部分,包括其中的雜質(zhì)和未參加反應(yīng)的成分,以環(huán)境溫度進(jìn)入爐膛或煙道,然后以某一較高溫度移出系統(tǒng),帶走大量熱能。
3.5 適合中國的國情
中國氨的資源豐富,每年氨的產(chǎn)量達(dá) 3600 多萬噸,世界第一。有400 多個(gè)生產(chǎn)氨的化肥廠,產(chǎn)地遍及全國各地。中國耕地經(jīng)調(diào)查大面積缺硫(在土壤里硫含量<6×10-10 即為缺硫),聯(lián)合國糧油組織已確定除了氮(N)、磷(P)、鉀(K)外,硫(S)是植物第四營養(yǎng)元素,它能顯著使農(nóng)作物和蔬果增產(chǎn)。在歐美硫和氮、磷、鉀一樣賣錢,它的需求量和磷一樣多。我們用氨法進(jìn)行燃煤煙氣脫硫得到副產(chǎn)品硫酸銨肥料,氨是從肥料中來,又回到肥料中去,不影響氨的平衡使用。中國本身就有廣闊的市場,據(jù)農(nóng)業(yè)權(quán)威部門介紹,中國每年需要硫酸銨化肥約400 萬噸,目前每年只生產(chǎn)60 萬噸,需求平衡相差甚遠(yuǎn)。所以說,氨法煙氣脫硫完全適合中國能源、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境綜合治理的國情。
4 結(jié)論
綜上所述,氨法聯(lián)合脫硫脫氮工藝有自己的鮮明特點(diǎn),脫硫效率高,脫硫脫氮一舉兩得;不產(chǎn)生廢渣、廢水;脫硫劑利用充分、耗量小、具有節(jié)能功效。是污水處理設(shè)備首選方法,從實(shí)際運(yùn)行效果看,其脫硫率可滿足各地環(huán)保的要求,運(yùn)行費(fèi)用低,氨法脫硫是較適宜中國國情的一項(xiàng)煙氣脫硫技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。