流光放电氨法烟气脱硫技术及其应用

汪家铭

(川化集团有限责任公司，四川成都 610301)

流光放电氨法烟气脱硫技术及其应用

汪家铭

(川化集团有限责任公司，四川成都 610301)

随着社会经济的不断发展和对环境要求的日益严格，脱硫技术的应用领域也越来越广泛，新型高效脱硫技术也不断开发成功，并在生产应用中取得令人满意的效果。简要介绍了流光放电氨法烟气脱硫新技术的发展概况、基本原理、工艺流程、技术特点及其在相关企业的应用实例。

烟气 脱硫技术 流光放电氨法

含硫烟气是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源，烟气脱硫被认为是控制SO2的最行之有效的途径，我国的脱硫技术在引进国外技术基础上，已进入了消化创新阶段，总体上达到国外先进水平，但脱硫技术较为单一，在工业废气脱硫领域中，烟气燃烧后脱硫工艺仍是商业上最大规模推广应用的脱硫方式。烟气气体脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫。传统干法脱硫硫容低，脱硫成本高。湿法脱硫有胺法、改良ADA法、栲胶法、PDS法、络合铁法等氧化还原法，这些方法采用传统板式塔或填料塔，存在设备体积大、投资高等问题，因此当前急需开发出具有巨大市场潜力和广阔应用前景的高效环保脱硫新技术，可用于处理各种低、中、高硫煤种的燃煤锅炉和工业炉窑以及化工、化肥、冶金、钢铁、建材等行业产生的各种流量的烟气处理，同时将含硫烟气排放的SO2回收用于补充国内短缺的硫资源。流光放电氨法脱硫就是近期国内开发的并已得到成功应用的一种新型高效脱硫技术。

1 发展概况

等离子体是采用放电或射线照射等方法产生的正负离子总体相等的电离气体，是由电子、离子、原子、分子和自由基等粒子组成的一种新的物质集聚态。等离子空气净化技术用于烟气净化领域，能同时去除烟气中的SO2、NOx、VOCs和重金属，被认为是最具发展前景的烟气净化技术。目前，在荷兰、日本和中国都进行着工业化示范研究，在我国已成为重点支持的科技发展方向之一和一种具有自主知识产权的新型烟气脱硫处理技术。

流光放电氨法烟气脱硫脱硝技术是国家“863”计划研究课题，由广东杰特科技发展有限公司联合多所知名高校组成的课题攻关专家组承担，历时5年的研究和开发，目前该技术已拥有12项国内实用新型专利、4项国内发明专利、1项国际发明专利，并已获得国家“863”计划能源技术领域洁净煤技术主题专家组的验收，获得以建示范装置为目标的滚动支持［1］。

2 基本原理

在传统氨法脱硫的基础上，该技术采用高频高压交直流叠加电源使反应器发生电晕放电，产生的高能激发电子电离烟气中的O2、H2O、N2等气体分子，在相似的电极结构和电压水平条件下，利用流光头表面产生的高能电子打开化学键，在大电场形成高浓度活性粒子，即等离子体。这些活性粒子能够激发产生OH-、O-等氧化性极强的离子和自由基，在有添加剂氨存在的条件下，这些活性粒子直接或间接作用于烟气中的SO2和NOx，并将其氧化生成稳定的铵盐，实现脱硫脱硝、氧化亚硫酸盐等目的，同时产生捕集微细雾粒的等离子体高压电场。

流光放电氨法烟气脱硫脱硝技术充分利用了等离子体自由基的强氧化性和氨吸收的化学特性实现烟气脱硫脱硝，同时在此过程中还能副产硫酸铵和硝酸铵等化肥。该技术采用电子半导体高频开关器件及高频开关电源技术，克服了原有电子束和脉冲电晕方法的电源无法工业化应用的弊端［2］。

3 工艺流程

一套完整的流光放电氨法烟气脱硫脱硝系统由电除尘器、引风机、脱硝反应器、预洗塔、吸收塔、亚盐氧化反应器、电除雾器等组成，见图1所示。

图1 流光放电氨法烟气脱硫脱硝工艺流程

含硫含硝的烟气经电除尘器除尘后，由风机送入放电脱硝反应器，反应器中的烟气流量、SO2浓度、烟气温度、氨注入量、蒸汽注入量、交直流叠加电源电压、生成液pH值和生成液摩尔浓度等都直接影响系统的运行状况。在等离子体作用下进行脱硝反应，等离子体自由基 OH、O、N、HO2、O3、NH2等与NOx进行吸收与氧化反应，在有氨存在的条件下，将NO氧化为NO2，部分NO被还原为N2。脱硝后的烟气进入预洗塔，增湿降温后进入吸收塔，氨吸收剂与大部分 SO2和 NOx产生热化学反应，并被(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合液吸收。在保持物料平衡的情况下，适量地将吸收塔生成液输送到亚盐氧化反应器中，使(NH4)2SO3氧化为(NH4)2SO4。氧化后的溶液经预洗塔浓缩后，再经脱水干燥生产硫酸铵和硝酸铵。出吸收塔的尾气经电除雾器抑制残氧逸出、高效捕集雾粒子和控制SO3等处理后由排气筒排放。采用等离子抑雾技术，在等离子的作用下，以低浓度气相氨作为吸收剂，进行超强除雾可把残氨的逸出浓度控制在5×10-6以下［3］。

4 技术特点

以氨做吸收剂的硫回收具有脱氮、除尘效率高的特点，并可实现废渣、废水、废气3个“零排放”，而且由于生成物的综合利用，不仅使其运行成本费用几乎为零，还可为企业带来可观的经济效益。吸收剂氨源的供应也很方便，我国中小型合成氨厂很多，几乎遍布各县市，若在有废氨水的地方，用作吸收剂，更可大大节省装置运行费用，经济效益将更加可观［4］。该技术协同利用等离子体氧化与氨吸收的净化效应，可有效脱除烟气中的SO2和NOx，对于颗粒物、汞、氯化物和碳氢化合物等也具有较好的去除效果。在处理气量为12 000 m3/h的试验装置中已实现脱硫率大于95%，脱硝率大于40%，等离子体能耗小于1.8 Wh/m3，氨泄漏低于5 ×10-6，生成硫酸铵干粉总氮量达到20.49%的技术指标。

与传统的氨法脱硫相比，流光放电氨法烟气脱硫脱硝以氨为吸收剂，以硫酸铵和硝酸铵等化肥为最终产品，可以利用废氨水，完全实现资源化，不产生二次污染。在等离子体作用下，脱硫效率95%以上，脱硝效率40%以上，具有装置运行可靠、投资省、能耗低、氨损少、吸收速率高、排放达标等特点。该技术可广泛用于燃煤、燃油和焚烧烟气的净化处理，特别适合于有氨源，而且铵肥销路较好的地区。

5 应用实例

国内首套流光放电氨法烟气脱硫脱硝项目于2010年年初在中石化巴陵石化公司启动建设，2011年3月2日上午，该项目在中石化巴陵石化公司动力事业部进入试生产阶段，到3月20日，实现168 h连续试运行。3月13日生产出来的硫铵溶液浓度达到设计要求(35%～38%的设计上限)。经湖南省环保局检测，烟气中SO2的含量为10 mg/m3，低于设计的100 mg/m3，远低于国家标准400 mg/m3。该装置投产后，动力事业部每天排放的SO2量将从原来的7 776 kg降为64.8 kg，降幅达99.2%。

中石化巴陵石化公司新建的燃煤锅炉流光放电氨法烟气脱硫装置处理烟气能力可达2.7×105m3/h。该事业部1号锅炉脱硫系统改造是中石化集团公司重点督办的环保治理项目之一，首次采用改进型流光放电氨法烟气脱硫脱硝技术，可解决常规氨法中亚硫酸铵氧化速率、尾气逸氨、硫铵夹带以及气溶胶酸雾等难点问题，同时增加一体化脱硝能力。中间产品经处理后形成了铵盐及气体SO2，铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥。气体SO2既可制造液体SO2又可送硫酸制酸装置生产硫酸，而生产所得的硫酸又可用于生产磷酸、磷肥等化学肥料。

6 结语

流光放电氨法脱硫改进了传统氨法脱硫的单一脱硫、亚盐氧化效率较低、尾气有氨和酸雾逸出、吸收塔内易堵塞等不足之处，同时实现脱硫脱硝一体化，脱硫效率＞95%，脱硝效率＞40%，装置投资少、占地面积小，运行稳定可靠，为含硫烟气提供了一种高效、低投入、资源化、无二次污染的脱硫工艺，是一种具有自主知识产权的新型高效烟气处理新技术。

该技术适合石化、化肥、化工领域具备氨来源的企业烟气脱硫脱硝需求，可实现以废治废和变废为宝，在达到环境治理目标的同时，又能充分体现良好的经济性，符合节能减排和循环经济的发展方向。随着流光放电氨法烟气脱硫脱硝技术的不断完善，其难以估量的应用前景将显现出来，具有很大的发展潜力。

［1］胡小吐，邓咏佳.流光放电等离子体氨法烟气脱硫脱硝技术概述［J］.硫磷设计与粉体工程，2009，(5):11-14.

［2］王智，赵瑞娥.燃煤电厂烟气干法脱硫、脱硝一体化技术［EB/OL］.http://www.autooo.net/classid36-id70109.html，2011.5.6.

［3］岳涛，支德安，杨明珍，等.我国燃煤火电厂烟气脱硫脱硝技术发展现状［J］.能源研究与信息，2008，24(3):25-29.

［4］TS型火电厂烟气脱硫、脱氮 除尘净化三位一体技术［EB/OL］. http://www. eepc. cn/huanbaogongcheng/feiqichuli/20090219/437.html，2006.6.3.

Streamer discharge ammionia flue gas desulfurization and its application

Wang Jiaming
(Sichuan Chemical Works Group Ltd.，Chengdu Sichuan 610301，China)

With the economic and social development and environmental requirements of the increasingly strict，the technology of sulfur removal and more extensive application field，a new type of high efficiency and sulfur removal technology is also constantly development success，and in the production practice has a good effect.This article briefly introduced the Streamer discharge ammonia flue gas desulfurization of new technology development situation，the basic principle，process，technical characteristic and its related enterprise application.

flue gas;desulfurization technology;streamer discharge ammonia

X701.3

A

1006-334X(2012)02-0037-03

2012-02-11

汪家铭(1949-)，男，江苏苏州人，工程师，主要从事化工科技期刊编辑及化工情报信息工作，发表论文230余篇。