隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，工業(yè)煙氣脫除SO₂日益受到重視。由于歷史的原因，目前主流的脫硫技術(shù)仍為鈣法，但鈣法脫硫的二次污染、運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題日益顯現(xiàn)出來(lái)，于是，氨法脫硫技術(shù)逐漸受到關(guān)注，許多的企業(yè)、研究單位對(duì)氨法脫硫技術(shù)的前景作出了樂(lè)觀的評(píng)價(jià)。

國(guó)內(nèi)已成功地在60MW機(jī)組煙氣脫硫工程上使用了氨法，其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)居脫硫業(yè)的領(lǐng)先水平。

由于氨法脫硫工藝自身的一些特點(diǎn)，可充分利用我國(guó)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(shí)又可脫氮，是一項(xiàng)較適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的脫硫技術(shù)。為幫助大家全面了解氨法，本文對(duì)氨法脫硫技術(shù)的發(fā)展、機(jī)理和不同技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)述，并側(cè)重介紹濕式回收法氨法脫硫技術(shù)。

1、氨法脫硫技術(shù)概況

1.1 氨法脫硫工藝特點(diǎn)

氨法脫硫工藝是采用氨作為吸收劑除去煙氣中的SO₂的工藝。氨法脫硫工藝具有很多特點(diǎn)。氨是一種良好的堿性吸收劑，氨的堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑；而且氨吸收煙氣中SO₂是氣-液或氣-氣反應(yīng)，反應(yīng)速度快、反應(yīng)完全、吸收劑利用率高，可以做到很高的脫硫效率，相對(duì)于鈣基脫硫工藝來(lái)說(shuō)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、能耗低。另外，其脫硫副產(chǎn)品硫酸銨是一種常用的化肥，副產(chǎn)品的銷售收入能大幅度降低運(yùn)行成本。

1.2 氨法脫硫的發(fā)展

70年代初，日本與意大利等國(guó)開(kāi)始研制氨法脫硫工藝并相繼獲得成功。氨法脫硫工藝主體部分屬化肥工業(yè)范籌，這對(duì)電力企業(yè)而言較陌生，是氨法脫硫技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用的最大因素，隨著合成氨工業(yè)的不斷發(fā)展以及廠家對(duì)氨法脫硫工藝自身的不斷完善和改進(jìn)，進(jìn)入90年代后，氨法脫硫工藝漸漸得到了應(yīng)用。

國(guó)外研究氨法脫硫技術(shù)的企業(yè)主要有：美國(guó)：GE、Marsulex、Pircon、Babcock & Wilcox；德國(guó)：Lentjes Bischoff、Krupp Koppers；日本：NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原；等等。

國(guó)內(nèi)目前成功的濕式氨法脫硫裝置大多從硫酸尾氣治理技術(shù)中發(fā)展而來(lái)，主要的技術(shù)商有江南環(huán)保工程建設(shè)有限公司、華東理工大學(xué)等，現(xiàn)國(guó)內(nèi)濕式氨法脫硫最大的業(yè)績(jī)是天津永利電力公司的60MW機(jī)組的煙氣脫硫裝置。

近來(lái)出現(xiàn)的磷銨法、電子束法、脈沖電暈放電等離子體法等煙氣脫硫脫硝技術(shù)皆是氨法的演變與發(fā)展，改進(jìn)之處在于降低水耗、改進(jìn)氧化及后處理、降低裝置壓降、提高脫硝能力等方面，以求使氨法煙氣脫硫技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)更加適應(yīng)鍋爐的運(yùn)行。

2、氨法脫硫的技術(shù)原理

氨法脫硫工藝皆是根據(jù)氨與SO₂、水反應(yīng)成脫硫產(chǎn)物的基本機(jī)理而進(jìn)行的，主要有濕式氨法、電子束氨法、脈沖電暈氨法、簡(jiǎn)易氨法等。

2.1 電子束氨法（EBA法）與脈沖電暈氨法（PPCP法）

電子束氨法與脈沖電暈氨法分別是用電子束和脈沖電暈照射噴入水和氨的、已降溫至70℃左右的煙氣，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，部分煙氣分子電離，成為高能電子，高能電子激活、裂解、電離其他煙氣分子，產(chǎn)生·OH、·O、·HO₂等多種活性粒子和自由基。在反應(yīng)器里，煙氣中的SO₂、NO被活性粒子和自由基氧化為高階氧化物SO₃、NO₂，與煙氣中的H2O相遇后形成H₂SO₄和HNO₃，在有NH₃或其它中和物注入情況下生成（NH₄）₂SO₄/NH₄NO₃的氣溶膠，再由收塵器收集。脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝反應(yīng)器的電場(chǎng)本身同時(shí)具有除塵功能。

這兩種氨法能耗和效率尚要改進(jìn)，主要設(shè)備如大功率的電子束加速器和脈沖電暈發(fā)生裝置還在研制階段。

2.2 簡(jiǎn)易氨法

簡(jiǎn)易氨法已商業(yè)化的有TS、PS氨法脫硫工藝等，主要利用氣相條件下的H₂O、NH₃與SO₂間的快速反應(yīng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易反應(yīng)裝置，嚴(yán)格地講簡(jiǎn)易氨法是一種不回收的氨法，其脫硫產(chǎn)物大部分是氣溶膠狀態(tài)的不穩(wěn)定的亞銨鹽，回收十分困難，氨法的經(jīng)濟(jì)性不能體現(xiàn)；且脫硫產(chǎn)物隨煙氣排空后又會(huì)有部分分解出SO₂，形成二次污染。所以，該工藝只能用在環(huán)保要求低、有廢氨水來(lái)源、不要求長(zhǎng)期運(yùn)行的裝置上。

2.3 濕式氨法

濕式氨法是目前較成熟的、已工業(yè)化的氨法脫硫工藝，并且濕式氨法既脫硫又脫氮。濕式氨法工藝過(guò)程一般分成三大步驟：脫硫吸收、中間產(chǎn)品處理、副產(chǎn)品制造。根據(jù)過(guò)程和副產(chǎn)物的不同，濕式氨法又可分為氨-硫銨肥法、氨-磷銨肥法、氨-酸法、氨-亞硫酸銨法等。

2.3.1 吸收過(guò)程：

脫硫吸收過(guò)程是氨法煙氣脫硫技術(shù)的核心，它以水溶液中的SO₂和NH₃的反應(yīng)為基礎(chǔ)：

SO₂＋H₂O＋XNH₃ = (NH₄) XH₂－XSO₃ （1）

得到亞硫酸銨中間產(chǎn)品。其中，x=1.2－1.4。直接將亞銨制成產(chǎn)品即為亞硫酸銨法。 

2.3.2 中間產(chǎn)品處理 

中間產(chǎn)品的處理主要分為兩大類：直接氧化和酸解。

1）直接氧化——氨-硫銨肥法

在多功能脫硫塔中，鼓入空氣將亞硫銨氧化成硫銨，其反應(yīng)為：

(NH₄)XH₂-XSO₃+1/2O₂ +(2-x)NH₃=(NH₄)₂SO₄ (2)

2）酸解——氨酸法

用硫酸、磷酸、硝酸等酸將脫硫產(chǎn)物亞硫銨酸解，生成相應(yīng)的銨鹽和氣體二氧化硫。反應(yīng)如下：

(NH₄)XH₂-XSO₃+x/2H₂SO₄=x/2(NH₄)₂SO₄+SO₂+H₂O (3)

(NH₄)XH₂-XSO₃+xHNO₃=xNH₄NO₃+SO₂+H₂O (4)

(NH₄)XH₂-XSO₃+x/2H₃PO₄=x/2(NH₄) ₂HPO₄+SO₂+H₂O (5)

2.3.3 副產(chǎn)品制造

中間產(chǎn)品經(jīng)處理后形成了銨鹽及氣體二氧化硫。銨鹽送制肥裝置制成成品氮肥或復(fù)合肥；氣體二氧化硫既可制造液體二氧化硫又可送硫酸制酸裝置生產(chǎn)硫酸。而生產(chǎn)所得的硫酸又可用于生產(chǎn)磷酸、磷肥等。

2.4 濕式氨法的脫氮作用

濕式氨法在脫硫的同時(shí)又可起一定的脫氮作用。

反應(yīng)式為：

2NO十0₂＝2N0₂

2N0₂十H₂0＝HN0₃ ＋ HN0₂

NH₃＋ HN0₃ = HN₄NO₃+H₂O

NH₃＋ HN0₂ = HN₄NO₂+H₂O

4（HN₄）₂SO₃＋ 2N0₂ = N₂ ＋4（HN₄）₂SO₄

3、濕式氨法脫硫工藝系統(tǒng)一般組成

氨水洗滌脫硫工藝設(shè)備主要由脫硫洗滌系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、氨貯存系統(tǒng)、硫酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)（若非氨-硫銨法則是于其工藝相對(duì)應(yīng)的副產(chǎn)物制造系統(tǒng)）等組成。核心設(shè)備是脫硫洗滌塔。

4、幾種濕式氨法脫硫工藝

4.1 Walther氨法工藝

濕法氨水脫硫工藝最早是由克盧伯（krupp kroppers）公司開(kāi)發(fā)于七八十年代的氨法Walther工藝。除塵后的煙氣先經(jīng)過(guò)熱交換器，從上方進(jìn)入洗滌塔，與氨氣（25%）并流而下，氨水落入池中，用泵抽入吸收塔內(nèi)循環(huán)噴淋煙氣。煙氣則經(jīng)除霧器后進(jìn)入一座高效洗滌塔，將殘存的鹽溶液洗滌出來(lái)，最后經(jīng)熱交換器加熱后的清潔煙氣排入煙囪。

4.2 AMASOX氨法工藝

傳統(tǒng)的氨法工藝遇到的主要問(wèn)題之一是凈化后的煙氣中存在氣溶膠問(wèn)題沒(méi)得到解決。能捷斯-比曉夫公司對(duì)傳統(tǒng)氨法進(jìn)行了改造和完善為AMASOX法。主要改進(jìn)是將傳統(tǒng)的多塔改為結(jié)構(gòu)緊湊的單塔、并在塔內(nèi)安置濕式電除霧器解決氣溶膠問(wèn)題。

4.3 GE氨法工藝

90年代，美國(guó)的GE公司也開(kāi)發(fā)了氨法工藝，并在威斯康辛州的kenosha電廠建一個(gè)500MW的工業(yè)性示范裝置。該工藝流程為：除塵后的煙氣從電廠鍋爐后引出，經(jīng)換熱器后，進(jìn)入冷卻裝置高壓噴淋水霧降溫、除塵（去除殘存的煙塵），冷卻到接近飽和和露點(diǎn)溫度的潔凈煙氣再進(jìn)入到吸收洗滌塔內(nèi)。吸收塔內(nèi)布置有兩段吸收洗滌層，使洗滌液和煙氣得以充分的混和接觸，脫硫后的煙氣經(jīng)塔內(nèi)的濕式電除塵器除霧后，再進(jìn)入換熱器升溫，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)煙囪排入大氣。脫硫后含有硫酸銨的洗滌液經(jīng)結(jié)晶系統(tǒng)形成副產(chǎn)品硫酸銨。

4.4 NKK氨法

NKK氨法是日本鋼管公司開(kāi)發(fā)的工藝。該吸收塔具有一定的特點(diǎn)，分三段。從下往上，下段是預(yù)洗滌除塵和冷激降溫，在這一段，沒(méi)有吸收劑的加入。中段是第一吸收段，吸收劑從此段加入。上段作為第二吸收段，但是不加吸收劑，只加工藝水。吸收處理后的煙氣經(jīng)加熱器升溫后排向煙囪。亞硫銨氧化在單獨(dú)的氧化反應(yīng)器中進(jìn)行。需要的氧由壓縮空氣補(bǔ)充，氧化剩余氣體排向吸收塔。

4.5 NADS氨法工藝

“九五”期間，在國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、國(guó)家科技部、國(guó)家教育部的共同支持下，華東理工大學(xué)成功地完成了國(guó)家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“二氧化硫廢氣回收凈化新技術(shù)的工程化”，開(kāi)發(fā)了一種新的火電廠煙氣SO₂回收凈化技術(shù)，簡(jiǎn)稱NADS。

5 國(guó)內(nèi)濕式氨法的應(yīng)用業(yè)績(jī)

目前，國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的濕式氨法煙氣脫硫裝置是由鎮(zhèn)江江南環(huán)保工程建設(shè)有限公司在天津永利電力公司60MW機(jī)組的電站鍋爐上建設(shè)的?，F(xiàn)已通過(guò)竣工驗(yàn)收。

該裝置不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，設(shè)蒸汽煙氣加熱器，設(shè)計(jì)裝置總壓降為1200Pa。脫硫劑為15%的氨水，副產(chǎn)農(nóng)用硫酸銨。

該裝置全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的壓降小于1050Pa。凈化后煙氣中含水量9.5%,氨6mg/Nm³，夏季排煙為淡白色，無(wú)須加熱從煙囪直排。副產(chǎn)硫銨為白色晶體，含氮21.16%,含水0.07%，含游離酸0.03%,符合GB535-1995一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。

6、氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用前景

氨法脫硫工藝有自己的鮮明特點(diǎn)，如沒(méi)有廢水、廢渣，副產(chǎn)品可作為農(nóng)用肥料等等。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(guó)國(guó)情的一項(xiàng)煙氣脫硫技術(shù)。

在中國(guó)發(fā)展回收法脫硫技術(shù)，特別是氨法，既有相當(dāng)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，又有極為光明的前景。到2005年，我國(guó)合成氨將突破3300萬(wàn)噸/年，供應(yīng)煙氣脫硫的資源非常豐富。另，脫硫劑氨來(lái)自于化肥又回到化肥，不論對(duì)環(huán)境和國(guó)民經(jīng)濟(jì)都不會(huì)造成負(fù)面影響。相反，因其回收了硫元素，符合了農(nóng)業(yè)部門(mén)對(duì)硫肥的日益增漲的需要，能產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。
 

隨國(guó)內(nèi)氨法脫硫技術(shù)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(shù)的難點(diǎn)已被各技術(shù)供應(yīng)商采用各自不同的方法取得了突破，氨法脫硫技術(shù)正不斷完善，隨著氨法脫硫技術(shù)業(yè)績(jī)的增加，其難以估量的應(yīng)用前景將顯現(xiàn)出來(lái)，在技術(shù)日益進(jìn)步的現(xiàn)今時(shí)代氨法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)具有很大的應(yīng)用潛力。

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