氨法脱硫工艺的基本原理 氨法烟气脱硫工艺流程图

在本质上氨法脱硫工艺是采用NH3来吸收净化烟气的,包含着复杂的物理、化学过程。以下将从物理化学原理方面对工艺各阶段加以分析。烟气中的SO2从烟气主体进入吸收液的过程是物理吸收和化学反应的过程,通过这个过程,使SO2从气相进入液相而被捕获。氨法脱硫工艺中的化学步骤可分为如下几个步骤:

一、烟气中SO2溶解于水形成H2SO3。

二、氨吸收剂溶解于水形成NH3·H2O。

三、溶解于水形成的NH3·H2O与溶解于水形成的H2SO3进行化学反应形成(NH4)2SO3。

四、形成的(NH4)2SO3在氧化空气的作用下氧化形成(NH4)2SO4

氨法脱硫过程的总化学反应式可以综合表示为:

SO2+H2O+XNH3=(NH4)xH2-xSO3

(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4

虽然该综合反应式中列出了主要的反应物和生成物,但整个反应过程非常复杂,可以通过以下的一系列反应过程表示:

A:脱硫塔中SO2的吸收

A:脱硫塔中SO2的吸收

烟气中的二氧化硫(SO2)溶于水并生成亚硫酸。

SO2 + H2O → H2SO3

B:亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵反应

H2SO3 +(NH4)2SO4→NH4HSO4 + NH4HSO3

H2SO3+(NH4)2SO3 →2NH4HSO3

C:吸收剂氨的溶解

NH3 +H2O → NH4OH →NH4+ + OH-

由于反应(4)的进行,可以不断提供中和用的碱度及反应用的铵离子。氨同溶于水中的亚硫酸、硫酸氢铵和亚硫酸氢铵起反应。

D:中和吸收的SO2

SO2极易与碱性物质发生化学反应,形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐;SO2过剩时形成酸式盐。

SO2 + NH4OH→NH4HSO3

SO2 + 2NH4OH→(NH4)2SO3 + H2O

由于反应(5)、(6)的进行,可以使更多SO2可被吸收。

E:(亚)硫酸(氢)铵氧化成硫酸(氢)铵

亚硫酸盐不稳定,可被烟气及氧化空气中的氧气氧化成稳定的硫酸盐。

2 NH4HSO3 + O2 → 2NH4HSO4

2(NH4)2SO3 +O2 →2(NH4)2SO4

F:硫酸铵溶液浓缩后结晶析出硫酸铵固体

硫酸铵+ 水→ 硫酸铵固体+ 水蒸汽

G:脱硝功能

氨法脱硫在脱出二氧化硫的同时,对氮氧化物也有一定的脱除效果,其反应原理如下:

烟气中氮氧化物(NOx)主要以NO(占NOx的90%)形式存在,其次是NO2、N2O5等。在一定温度下,NO 在空气中部分氧化成NO2,建立如下平衡:

NO+1/2O2 = NO2

在一定温度的水溶液中,亚硫酸铵(NH4)2SO3与水中溶解的NO2反应生成(NH4)2SO4与N2,建立如下平衡:

2(NH4)2SO3 + NO2 = 2(NH4)2SO4 + 1/2N2 ↑

亚硫酸铵(NH4)2SO3与水中溶解的NO反应生成(NH4)2SO4与N2,建立如下平衡:

(NH4)2SO3+ NO= (NH4)2SO4+ 1/2N2↑

亚硫酸氢铵NH4HSO3与水中溶解的NO2反应生成NH4HSO4 与N2,建立如下平衡:

4NH4HSO3+2NO2→4NH4HSO4+N2

氨法脱硫工艺特点:

1、适用范围广,不受燃煤含硫量、锅炉容量的限制。

2、脱硫效率很高,很容易达到95%以上。脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少。

3、吸收剂易采购,可有三种形式:液氨、氨水、碳铵。

4、氨法脱硫装置对机组负荷变化有较强的适应性,能适应快速启动、冷态启动、温态启动、热态启动等方式;适应机组负荷35%BMCR~100%BMCR状态下运行。

5、工艺设备可靠、使用寿命长。

6、氨是良好的碱性吸收剂,吸收剂利用率很高。

7、液气比低,转动设备运行功率低。

8、环境效益好。

9、亚硫酸铵氧化率高,硫酸铵产品回收率高且品质纯。

10、烟气脱硫系统阻力较小,运行成本低。

11、烟气脱硫及硫酸铵回收效率高。

氨法烟气脱硫工艺流程图

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