氨法脱硫计算过程及江南氨回收法烟气脱硫技术

一、氨法脱硫计算过程

风量（标态）：，烟气排气温度：168℃： 工况下烟气量： 还有约5%的水份

如果在引风机后脱硫，脱硫塔进口压力约800Pa，出口压力约-200Pa，如果精度高一点，考虑以上两个因素。

1、脱硫塔

（1）塔径及底面积计算： 塔内烟气流速：取

D=2r=6.332m即塔径为6.332米，取最大值为6.5米。 底面积S=πr2=3.14×3.252=33.17m2

塔径设定时一般为一个整数，如6.5m，另外，还要考虑设备裕量的问题，为以后设备能够满足大气量情况下符合的运行要求。

（2）脱硫泵流量计算：

液气比根据相关资料及规范取L/G=1.4（如果烟气中二氧化硫偏高，液气比可适当放大，如1.5。）

①循环水泵流量：

由于烟气中SO2较高，脱硫塔喷淋层设计时应选取为4层设计，每层喷淋设计安装1台脱硫泵，476÷4=119m3/h，泵在设计与选型时，一定要留出20%左右的裕量。裕量为：

119×20%=23.8m3/h,泵总流量为：23.8+119=142.8m3/h，

参考相关资料取泵流量为140m3/h。配套功率可查相关资料，也可与泵厂家进行联系确定。

（3）吸收区高度计算

吸收区高度需按照烟气中二氧化硫含量的多少进行确定，如果含量高，可适当调高吸收区高度。

2.5米×4层/秒=10米，上下两层中间安装一层填料装置，填料层至下一级距离按1米进行设计，由于吸收区底部安装有集液装置，最下层至集液装置距离为3.7米-3.8米进行设计。吸收区总高度为13.7米-13.8米。

（4）浓缩段高度计算

浓缩段由于有烟气进口，因此，设计时应注意此段高度，浓缩段一般设计为2层，每层间距与吸收区高度一样，每层都是2.5米，上层喷淋距离吸收区最下层喷淋为3.23米，下层距离烟气进口为5米，烟气进口距离下层底板为2.48米。总高为10.71米。

（5）除雾段高度计算

除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(4.13)m。冲洗水距离2.5米，填料层与冲洗水管距离为2.5米，上层除雾至塔顶距离1.9米。

除雾区总高度为：

如果脱硫塔设计为烟塔一体设备，在脱硫塔顶部需安装一段锥体段，此段高度为1.65米，也可更高一些。

（6）烟囱高度设计

具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。但是，高度设计必须看当地气候情况以及设备建在什么位置，如果远离市区，且周围没有敏感源，高度可与塔体一并进行考虑。一般烟塔总高度可选60-80米。

（7）氧化段高度设计

氧化段主要是对脱硫液中亚硫酸盐进行氧化，此段主要以计算氧化段氧化时间。

（8）氧化风量设计

1、需氧量A（kg/h）=氧化倍率×0.25×需脱除SO2量（kg/h）氧化倍率一般取1.5---2

2、氧化空气量（m3/h）=A÷23.15%（空气中氧含量）÷（1-空气中水分1%÷100）÷空气密度1.29

（9）需氨量（T/h）根据进口烟气状态、要求脱硫效率，初步计算氨水的用量。

式中：

W氨水——氨水用量，t/h

CSO2——进口烟气SO2浓度，mg/Nm3 V0——进口烟气量，Nm3/h η——要求脱硫效率 C氨水——氨水质量百分比

（10）硫铵产量（T/h）W3=W1×2×132/17。W3:硫胺产量，132为硫胺分子量，17为氨分子量

1氨法脱硫脱氮的技术原理

（1）对SO2的吸收过程液氨溶于水，反应式如下： NH3＋H2O→NH4OH（1） 氨水吸收SO2，反应式如下：

2NH4OH＋SO2→（NH4）2SO3＋H2O（2） （NH4）2SO3＋SO2＋H2O→2NH4HSO3（3） NH4HSO3＋NH4OH→（NH4）2SO3＋H2O（4）

在吸收液循环使用过程中，式（3）是吸收SO2最有效的反应，通过补充新鲜水（4）或其它置换方法来保持亚硫酸铵[（NH4）2SO3]的一定浓度。

（2）对NOx的转化（还原为氮气）过程

2NO＋4NH4HSO3→N2＋（NH4）2SO4＋SO2＋H2O（5） 2NO＋4NH4HSO3→N2＋4（NH4）2SO4＋SO2＋4H2O（6） 4NH3＋4NO＋O2→6H2O＋4N2（7） 4NH3＋2NO2＋O2→6H2O＋3N2（8） 4NH3＋6NO→6H2O＋5N2（9） 8NH3＋6NO→12H2O＋7N2（10）

二、江南氨回收法烟气脱硫技术

【关键词】氨法氨-肥法氨-硫酸铵法江南氨回收法烟气脱硫回收法湿式氨法 【摘要】本文简述了江南氨回收法烟气脱硫的生产原理、工艺流程、发展历史、技术特点、前景分析以及各类氨法技术情况，为烟气脱硫技术的选择特别是选用氨法烟气脱硫技术提供参考。

1FGD烟气脱硫概况

我国清洁资源稀少，能源资源以煤炭为主，占一次能源消费总量的75％。燃煤排放的二氧化硫连续多年超过2000万吨，居世界首位，我国已成为世界上第三大酸雨区和世界上大气环境污染最严重的国家之一，其中火电厂二氧化硫排放量占全国总量的65%。同时近年来电力供应紧张，电力装机容量大量增加，预计到2024年我国二氧化硫排放量将达到每年3400万吨。根据有关的研究结果，每排放1吨二氧化硫造成直接和间接经济损失高达5000元，推算到2010年我国经济损失的累计数字将达到2万多亿元，严重制约我国经济和社会的发展。因此削减和控制燃煤二氧化硫污染、实现经济与环境双赢是我国能源和环境保护部门面临的严峻挑战，任务十分艰巨和紧迫。

我国的FGD烟气脱硫在20世纪70年代开始研究，相对发达国家起步较晚、起点很低。长时间以来脱硫市场未形成规模，同时FGD变化因素较多、系统要求较高、投资和运行消耗很大，所以目前我国脱硫装置基本上都是引进国外技术和设备并以钙法（石灰石-石膏法）为主。一是因为钙法的脱硫剂—石灰石来源丰富且价格便宜，另外钙法技术在国外相当成熟且公开，获取容易。但是由于钙法技术设备易结垢阻塞、附产物石膏销路不畅、系统复杂、投资多、占地面积大、产生二次污染、运行费用高等问题的日益显现，使得这项技术在中国的推广前景不容乐观。

近年来氨法脱硫技术倍受业界关注，许多的企业、研究单位对氨法脱硫技术的前景作出了乐观评价，诸如：“采用硫酸铵过程，烟气脱硫可以实现自负盈亏\——美国Ellison咨询公司；“通过大量、高价值的副产品生产，烟气脱硫可以获得卓越的投资效益\——美国JohnBrown公司；“氨法烟气脱硫时代已经到来了\——美国GE公司；“经过二十多年一步一步地漫长的发展，如今，氨法已进入工业化应用阶段。\——Krupp公司。由于氨法是回收法，可充分利用我国广泛的氨源生产硫肥，以弥补我国大量进口硫磺的缺口，这样既治理了大气二氧化硫的污染，又变废为宝、满足我们这一农业大国长期大量的化肥需求，并可产生一定的经济效益，同时氨法脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，对减少温室气体起到非常重要的作用，是一项较适应中国国情的、完全资源化的、适应长远发展的、很具推广价值的、更环保的脱硫技术。一些专家曾强调钙法脱硫最终产物填埋处理方法不科学、造成资源浪费、产生二次污染的问题，并提出氨法更符合循环经济理念、会成为将来的一个发展方向；还有一些官员曾表示支持电厂上氨法脱硫示范工程，也曾提出在很多条件下，如煤的含硫量较高时，无论是从经济角度还是脱硫效果而言，都应当选择氨法技术。本文拟对氨法脱硫技术的发展、原理、前景和各类氨法

技术情况进行浅析，并侧重介绍江南氨回收法脱硫技术。

2氨法脱硫的发展历史

70年代初，日本与意大利等国开始研制氨法脱硫工艺并相继获得成功。氨法脱硫工艺主体部分属化肥工业范筹，对电力企业而言比较陌生，这是氨法脱硫技术未得到广泛应用的主要因素。随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，进入90年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用。

国外研究氨法脱硫技术的企业主要有：美国：GE、Marsulex、Pircon、Babcock&Wilcox；德国：LentjesBischoff、KruppKoppers；日本：NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原；等等。不同工艺的氨法脱硫自20世纪80-90年代开始应用，日本NKK（日本钢管公司）在70年代中期建成了200MW和300MW两套机组，目前已累计运行二十多年。美国GE（通用环境系统公司）于1990年开始建成了多个大型示范装置，规模从50MW至300MW。德国KruppKoppers（德国克虏伯公司）也于1989年在德国建成65MW示范装置，目前已累计运行十多年。据不完全统计，全世界目前使用氨法脱硫的机组大约在10000MW左右。

但是，氨法脱硫技术长时间存在着气溶胶、氨损、副产品稳定性的问题，加上氨法起步晚、业绩少，这些都是制约氨法在烟气脱硫上推广的因素，一直没有被企业和环保部门完全接受。1995年国家计委和科技部将氨法脱硫技术作为国家重点科技攻关项目并列入“十五\项目，经过一些科研机构和企业的多年烟法和工业试验，逐渐形成了适合我国国情的氨回收法脱硫技术并树立了工程业绩。目前国内氨法脱硫最大的业绩是镇江江南环保工程建设有限公司在天津碱厂建设的60MW机组氨回收法烟气脱硫装置，该装置的成功应用，彻底解决了困扰氨法脱硫技术在锅炉烟气脱硫工程上使用的难题，为氨法脱硫技术在我国的全面应用拉开了序幕。

3氨法分类及各类氨法简介

氨法脱硫工艺皆是根据氨与SO2、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等。

3.1电子束氨法（EBA法）与脉冲电晕氨法（PPCP法）

电子束氨法与脉冲电晕氨法分别是用电子束和脉冲电晕照射喷入水和氨的、已降温至70℃左右的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离，成为高能电子，高能电子激活、裂解、电离其他烟气分子，产生OH、O、HO2等多种活性粒子和自由基。在反应器里，烟气中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化为高阶氧化物SO3、NO2，与烟气中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情况下生成（NH4）2SO4/NH4NO3的气溶胶，再由收尘器收集。脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器的电场本身同时具有除尘功能。这两种氨法大的能耗和低的效率尚要改进，同时设备容易阻塞，主要设备如大功率的电子束加速器和脉冲电晕发生装置还在研制阶段。

3.2简易氨法

简易氨法已商业化的有TS、PS氨法脱硫工艺等，主要利用气相条件下的H2O、NH3