常有前途的事。前面脱硫的论述中,脱硫后的终止物就是(NH4)2SO3和(NH4)2SO4(少量)和一部分(NH4)HSO3溶液。这些物质又是吸收NOX的吸收剂。在生产硫酸同时又生产硝酸的行业中,多数都是利用处理硫氧化物而得到的(NH4)2SO3和(NH4)HSO3溶液来吸收硝酸生产中的NOX。其原理是利用亚硝酸铵溶液作为吸收剂和NOx反应,使NOx还原为N2:
4(NH4)2SO3+2NO2→4(NH4)2SO4+N2 ↑ 4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑ 4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑
4(NH4)2SO3+NO+NO2+3H2O→2N(OH)(NH4SO3)2+4NH4OH 4(NH4)HSO3+NO+NO2→2N(OH)(NH4SO3) 2+ H2O 2(NH4)OH+NO+ NO2→2NH4NO2+H2O
按照排放浓度达标要求,脱氮效率达到72%就可以了,所以只要控制住吸收液的浓度,一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重复循环使用,多余的部分进行下道工序,处理后溶液还可以再生,以节省大量的运行费用。烟气中NO含量占90%以上,因此脱除的主要是NO。如果煤的含硫量比较低和氨反应产生的亚硫酸铵不足以满足脱氮氧化物的需要,或者因为炉膛燃烧温度高,产生的氮氧化物量较大。此时可以采取连续加入氨与NOX继续反应,但这种反应应在催化剂(或称触媒剂)的作用下才可完成,使脱氮效率大大提高,这种方法称之为\氨的选择性催化还原法\。
4NH3+4NO+O2+4N2↑+6H2O 8NH3+6NO2+7N2+12H2O
把氮还给大自然,水回收再循环使用。
以上各式反应都是在同一个介质---氨,共一套设备,同时氨与SOx、NOx瞬时交叉进行的,这就是脱硫、脱氮一体化工艺。
(三)除尘原理
烟尘进入文氏管反应器,会产生多种效应,除了氨与SOx、NOx发生化学反应以外,粉尘经过文氏管的渐缩段浓缩,产生碰撞、凝聚、增大,使尘的表面由原来的气包围界面,被经喷雾所产生的液-固界面所代替,粉尘表面的水膜代替气膜产生吸附、凝聚,并使离子间形成液桥,使尘粒增大。尘粒通过高速撞击雾滴而粘附其上。由于微粒的扩散作用易于雾滴接触。由于微粒的烟气增湿,使尘粒增大了浸润性,尘粒间互相产生凝聚。因蒸汽以尘粒为核心的凝结而形成水滴。
因此本技术在结构设计上采用如下措施:
1.烟气携带的粉尘,高速通过文氏管雾区,冲向液膜;
2.然后气体切向运动而产生离心力,改变增大后的粉尘运动方向; 3.喷出的雾滴作旋转运动,驱使粉尘靠内外壁贴向水膜;
4.增加水雾封锁线,使逃逸的亚微米粉尘及亚微米硫铵晶体捕集下来;
采用高强磁化器,把循环水磁化,非但提高了脱硫效率,尤其对增水性的亚微米细粉尘,提高除尘效率更为明显。
(四)使用范围:
TS型系列脱硫脱氮除尘三位一体技术装置,为工业锅炉及电站锅炉配套排烟脱硫工程应用而设计的系列产品。并可扩大应用在处理冶金焦化剩余氨水,造纸厂的废碱液及纺织印染碱性废水以及锅炉排污水、炉渣水等。该设备即是脱硫器,又可作为污水处理器。一套装置适应多种类型的脱硫剂,又是这一装置的一大特点,为适应我国的特定条件,用户就近弄到什么脱硫剂就用什么脱硫剂以降低运行费用,以废治废。
(五)系统设备组成的特点:
系统设备组成,有文丘里喷雾反应器,自动加药及动力泵、贮液、调液箱所组成。以及自动控制自动监测系统。文丘里喷雾反应器的结构设计,显示出其独到之处,通常人们称之谓文丘里效应,但它具有什么效应,应该说它有多种效应。一是很好的反应作用:使两种以上的介质,在反应段进行充分的混合、接触、搅动,促使在较短的时间里进行瞬时反应。二是很好的除尘作用:带粉尘的气体通过渐缩段,细小的粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大,把粉尘扑集下来。三是很好的热交换作用:利用烟气的余热,把喷成雾状的液体迅速干燥、蒸发、固液分离,起到污水处理的作用。
由于设计独特,此套装置的阻力仅有300-400Pa,对于原有的锅炉房设备改造,可以不用更换引风机。重力与旋流双级脱水除雾,其结构的设计不会产生堵塞和腐蚀现象,而且一器两种用途,它不但有效的脱除水雾而且使烟气流呈旋转上升,延长了反应时间和流程,提高了反应效率。
(六)变废为宝,综合利用:
当前国内外所采用的各种脱硫技术,多数都存在着二次污染,物质虽然经过转化,但加进的物料与经过处后的终止物终究是平衡的。对于如何处理这些终止物,怎样综合利用,这个总是普遍感到头痛的较大难题。TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术如果在大的火电厂大量推广应用后,所产生的硫铵,可以制成与传统化肥完全不同的新型高效肥料,这种高科技产品是具有磁性效应的磁性化肥,利用火电厂排出粉煤灰(约占30%~40%),根据不同土壤和农作物加入适量的钾、磷,经过强磁场磁化后制成的,这种原料将随着TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术的推广而取之不尽。磁化肥使用在十二种农作物如红薯、蔬菜、烟叶、玉米、棉花、水稻、小麦、水果等,均收到了广泛的社会效益和可观的经济效益,使得TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术在电厂应用中形成一套工业链,已废\制\肥,变废为宝,化害为利,适应我国国情的环保与综合利用一大特长。防止二次污染。
(七)保障该设备安全稳定正常行动措施:
在腐蚀及磨损严重的部位,采取衬贴铸石板的措施。如果用户在经济条件许可情况下,采取钢板喷涂陶瓷的复合材料。仅是有腐蚀的部位采用2520不锈钢材料。腐蚀不太严重的部位,采取滚刷耐温、防腐特种涂料。关键外协件、外购件、其中有些附件,如喷嘴、过滤器,采用美国制造,供液系统选用丹麦生产的,自动控制和监测仪器选用日本或其他国家的。先进的工艺,先进的设备,先进的材料,再加上低的建设投资及运行费用,构成了该技术的高和新。
(八)670t/h锅炉脱硫、脱氮、除尘及综合利用方案经济分析。 1.运行费用 ⑴ 已知数据
锅炉蒸发量: 670t/h
锅炉烟气排量: 120万m3/h 锅炉燃煤量: 150t/h
锅炉运行时间: 312.5天/年(7500h/年) 燃煤含硫量: 1% ⑵ SO2产生量 燃煤含硫量: 150t/h×1%=1.5t/h 燃煤中的硫与氧的反应:S+O2=SO2 SO2产生量:1.5t/h×80%×64/32 =2.4t/h 式中:32为S的分子量。 64为SO2的分子量。
80%为煤燃烧时硫的转化率。经实测统计为80%~85%,本处取80%。 ⑶ 需氨量
一般脱硫效率达95%,烟气即可达标排放。从(NH4)2SO4分子式中看出:NH3与SO2化合比例 为2:1,故需氨量为:2.4t/h×95%×17×2/64=1.2t/h
式中:17为NH3的分子量。 64为SO2的分子量。 年需氨量为:1.2t/h×7500h/年=9000t/年 ⑷ 运行费用
用氨水做吸收剂的回收方案,整个装置的运行费用主要为消耗氨水的费用(此项费用占总运行费用的95%以上)。根据上述计算结果,年需要氨量9000吨,按纯氨水售价1700元/吨计,则全年运行费用为:9000t/年×1700元/t=1530万元/年
2.生成物的综合利用及经济效益 根据计算结果,670t/h燃煤锅炉每年脱硫设备的运行费用为1530万元,这是用户难以接受的。显而易见,这种方法必须立足于生成物综合利用的基础上,否则就不能成立。也就是说,只有用生
成物综合利用产生的经济效益去抵消脱硫设备的运行费用,才是这种方法生命力所在。
⑴ 硫铵产生量
从(NH4)2SO4分子式可看出,硫铵产出量为:9000t/年×132/17×2=34941t/年 式中:17为NH3分子量
132为(NH4)2SO4的分子量。 ⑵ 硫铵的综合利用及经济效益
硫铵是硫酸铵的简称,分子式为(NH4)2SO4,含氮量20.6%,为白色或微带颜色的结晶,易溶于水,是最早生产的氮肥品种。随着化肥工业的发展,新的氮肥品种的出现,使硫铵与碳铵一样渐成被淘汰的氮肥品种。这是由于除养分低外,其最大缺点是长期施用硫铵会造成土壤板结,故不宜直接施用。要对其进行改性,其方法是加入部分粉煤灰制成的复合肥并磁化。粉煤灰可疏松土壤,磁性的引入亦可疏松土壤,促进土壤团粒结构的形成,这已是业内人士的共识。我们通过大量的工业试验,找出了利用硫铵生产磁性复合肥的最佳工艺配方及工艺条件,产品经过有关部门的检测,完全合格。其主要配比为:硫铵60%左右,其他辅料(粉煤灰、磷肥、钾肥等)40%左右。根据硫铵年产34941吨的实际情况,可上一套年产6万吨左右的综合利用设备(磁化复合肥生产线)。按现行市场原料价、产品销售价及有关费用支出估算:
原材料成本:250元/吨
综合成本: 350元/吨(包括一切费用在内) 销售价: 650元/吨 利 润: 300元/吨
按年产6万吨磁性复合肥计,综合利用设备每年可创利润1800万元,减去脱硫设备每年运行费用1530万元,则采用此方法,除可抵消脱硫设备的运行费用(使运行费用为0)外,每年还可以为企业创造200多万元的利润。目前该技术设计除工业锅炉八个规格系列配套外,现已扩大到电站系列配35T、75T、130T、220T、420T、530T、670T、1000T/h、2000T/h。当前国际及国内有些研究单位正在试用的电子束氨法和等离子氨法,均向以氨为脱硫剂探索,显然气-汽反应脱硫脱氮除尘三位一体技术当前处于领先地位。一种结构形式,具有多种用途:
(1)它既是一个很好的反应器,能够进行充分的化合接触搅动。促使在很短的时间里进行充分的化学反应;
(2)它又是一个很好的二次除尘器、前置的麻石除尘器或静电除尘器,除不掉的细微粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大、把粉尘捕集下来。
(3)它又是一个很好的热交换器,利用烟气的余热,把喷雾状的液体迅速干燥蒸发、反应时间、反应速度、反应物质、接触面积,反应效率是最高的,属于瞬时反应,烟气不会降温。
(4)它又是一个工业废水零排放的污水处理器装置,能将各种工业有毒废水,污水成千上万吨迅速干燥,蒸发,达到污水处理的作用。
该技术脱硫效率高,并具有较高的脱氮功能50%,加\触媒剂\系统80%以上。今后一旦国家环保标准要求脱氮同样一套设备可以既能脱硫、又可脱氮。还能提高除尘效率。该技术对已建电厂为了满足除尘的需要改造电除尘,将锅炉尾部烟道位置都几乎占满、有些脱硫工艺的反应塔和再加热热交换器等无法摆下,场地面积小等,是用户特别适用和首选的选择。以氨做吸收剂的回收法方案,具有脱硫、脱氮、除尘效率高,并可达到三个\零排放\、无废渣排放,无废水排放、无废气排放、而且由于生成物的综合利用,不仅使其运行成本费用为零,还可为企业带来可观的经济效益,氨源供应方便。我国中小型合成氨厂很多,几乎遍布县市、若在有废氨水的地方、废碱液、造纸废水、印刷废水、洗毛废水、焦化厂废水、海水、更可大大节省脱硫剂费用,经济效益将更加可观。

