湿式氨法脱硫技术的脱硫效率影响因素分析

【摘要】氨法脱硫是当前一种非常有效的烟气脱硫方法，是一种绿色环保的技术，随着国家对火电、钢铁等行业的大气污染物排放标准进行了提升，对污染物提出超低排放控制指标要求，同样对氨法脱硫技术也提出了更高的要求。国内氨法脱硫经过近20年的发展，已成功解决包括气溶胶、氨逃逸等一系列难题，国内投运的符合超低排放要求的氨法脱硫装置已有近300多套。本文针对湿式氨法脱硫的基本流程进行总结，同时根据理论和实际相结合，针对氨法脱硫对脱硫效率的各项影响因素逐一进行分析。

【关键词】湿式氨法脱硫;超低排放;脱硫效率;影响因素分析

1. 湿式氨法脱硫技术的原理和流程

1.1氨法脱硫反应原理

湿式氨法脱硫从反应原理上来说是一种气液两相反应过程，是以亚硫酸铵及亚硫酸氢铵混合溶液来吸收烟气中的SO2，反应方程式如下：

吸收SO2的主要成分是 （NH4）2SO3，吸收反应产生NH4HSO3，再与氨水反应还原成（NH4）2SO3，源源不断的为脱硫反应提供吸收剂。

其次，氧化反应如下：

1.2湿式氨法脱硫技术的原理和流程

氨法脱硫技术以水溶液中的NH4和SO2进行反应来将锅炉烟气中的SO2进行脱除，将多功能脱硫塔中通入氨水与锅炉烟气中的SO2反应吸收，得到脱硫的中间产品（NH4）2SO3，并向脱硫塔的氧化段内通过氧化空气，使（NH4）2SO3发生氧化反应，将（NH4）2SO3氧化成（NH4）2SO4溶液，最后的浓缩阶段是利用高温烟气的热量将（NH4）2SO4溶液浓缩，得到一定固含量的（NH4）2SO4浆液，浆液再经过旋流器、离心机以及干燥机等设备进行脱水，得到最终的（NH4）2SO4产品。

氨法脱硫塔采用三段复合多功能喷淋塔设计方案，从上到下依次进行吸收、浓缩和氧化，锅炉烟气首先进入脱硫塔的浓缩段进行浓缩，经过洗涤和降温后再进入到脱硫塔的吸收段进行吸收，吸收液经过循环泵输送到吸收段，含有氨气的浆液吸收烟气中的SO2形成（NH4）2SO3溶液，（NH4）2SO3溶液再回流到脱硫塔的氧化段进行氧化，进行反应的氧化空气从通入氧化段，将（NH4）2SO3氧化成（NH4）2SO4溶液，氧化后的溶液排至循環槽，循环至脱硫塔的浓缩段与原烟气对流，通过蒸发和浓缩以及结晶等方式来得到含有一定比例固体的（NH4）2SO4浆液，浆液通过排出泵进入到硫铵后处理工段得到成品的硫酸铵。净烟气经过水洗除雾器等设备除去烟气中携带的尘与雾滴，经过塔顶烟囱直接排出。

脱硫过程中所含大致流程如图1.1 所示。

2. 脱硫效率影响因素分析

本次以烟气流量500000Nm3/h，SO2浓度为3000mg/Nm3为例，分别对L/G比、吸收液浓度、吸收液PH值、入口SO2浓度、烟气速度等因素对脱硫效率的影响进行分析。

2.1 L/G比对脱硫效率的影响

L/G比是吸收剂的单位循环量与单位烟气量的比值，当PH值恒定时，液气比越高，脱硫效率越高，L/G比对脱硫效率的影响大致如下：

随着L/G的增加，脱硫率不断增加，这是因为L/G对传质性能的影响主要是通过传质过程中液气接触的比表面积来实现的。

2.2 PH值对脱硫效率的影响

PH值对氨法脱硫SO2的溶解扩散、吸收传质、（NH4）2SO3氧化及硫铵结晶均会产生影响，其对脱硫效率的影响如下：

脱硫效率随着PH值增大而增大，因为低PH值时，H+浓度高，抑制H2SO3解离，故SO2的溶解度低，PH值过高会导致大量的氨逃逸及气溶胶。故需控制PH值在合理的范围之内。

2.3 烟气流速对脱硫效率的影响

实际运行时因运行工况的变化会引起烟气量的变化，烟气流速也是对脱硫效率产生重要影响的因素之一：

在一定条件下，随着烟气流速的增加，脱硫效率不断下降，因为烟气流速对传质过程有一定的影响，烟气流速的增加会使烟气在塔内的停留时间缩短，同时在由于单位时间烟气量增加了，而吸收液的碱度并没有增加，故吸收能力是未有增加的，故脱硫率随之下降，这种现象在低PH值下更为明显。

2.4 反应温度对脱硫效率的影响

根据热力学平衡计算及实际运行情况分析，氨法脱硫效率会随着反应温度的增加而下降，反应温度对脱硫效率的影响关系如下：

2.5其他因素对脱硫效率的影响

在其他条件不变的情况下，脱硫效率会随着吸收反应区的压力增加而提升，这是由于烟气压力的增大会增加气相间的推动力，使SO2更加快速穿透气膜扩散到液膜中，再进入液相主体进行反应，传质系数增加，故脱硫效率增加。

此外，随着烟气中氧含量的增加，脱硫效率也会随之降低。

3. 总结

经以上分析，湿式氨法脱硫是一个复杂的化工反应过程，结合运用了化工反应学及化工动力学等多门学科知识，L/G、PH值、烟气流速、反应温度、反应压力、烟气氧含量等因素对脱硫效率均有影响，并不是所有参数取值越高越好，还应结合工程投资及运行成本等因素综合考虑，选取最优的参数值。作者建议最佳的L/G比在2～3L/m3，PH值为5～5.5，烟气流速2～2.5m/s。

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作者简介：陶恺（1984-），男，江苏南京人，中级工程师，从事化工工程及火电、钢铁行业烟气脱硫脱硝工程设计。