明晟環(huán)保氨法脫硫：焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)之有機催化法
1.有機催化法脫硫脫硝原理
利用有機催化劑L中的分子片段與亞硫酸結(jié)合形成穩(wěn)定的共價化合物，有效地抑制不穩(wěn)定的亞硫酸的逆向分解，并促進它們被持續(xù)氧化成硫酸，催化劑隨即與之分離。生成的硫酸在塔底與加入的堿性物質(zhì)如氨水等快速生成高品質(zhì)的硫酸銨化肥，其反應(yīng)原理和過程與工業(yè)硫酸銨化肥的生產(chǎn)相似。該過程反應(yīng)式如下：
SO2+H2O→H2SO3(1)
H2SO3+L→L˙H2SO3(2)
L˙H2SO3+O2→L+H2SO4(3)
H2SO4+NH3→(NH4)2SO4(4)
脫硝與脫硫原理相類似，當加入強氧化劑(臭氧或雙氧水)時，NO轉(zhuǎn)化為易溶于水的高價氮氧化物生成亞硝酸(HNO2)。有機催化劑促進它們被持續(xù)氧化成硝酸，隨即與之分離。加入堿性中和劑(氨水)后可制成硝酸銨化肥。該過程反應(yīng)式如下：
NO+O3→NO2(5)
NO2+H2O→HNO2(6)
HNO2+L→L˙HNO2(7)
L˙HNO2+O2→L+HNO3(8)
HNO3+NH3→NH4NO3(9)
2.工藝流程
焦爐煙氣先經(jīng)過臭氧氧化，煙氣溫度小于150℃，然后進入脫硫塔，煙氣中的SO2和NOx溶解在水里分別生成H2SO3和HNO2。有機催化劑捕捉以上兩種不穩(wěn)定物質(zhì)后形成穩(wěn)定的絡(luò)合物L?H2SO3和L?HNO2，并促使它們被持續(xù)氧化成H2SO4和HNO3，催化劑隨即與之分離。生成的H2SO4和HNO3很容易被堿性溶液吸收，這樣就在一個吸收塔內(nèi)同時完成了脫硫和脫硝。
在臭氧氧化時，要求煙氣溫度小于150℃，所以需要對原煙氣進行噴水降溫。脫硫可以用任何堿液作為吸收劑，該工藝采用氨水做吸收劑。洗滌后的煙氣通過填料層、二級除霧器除去水滴后，回送至焦爐煙囪直接排放至大氣。
脫硫后的主要副產(chǎn)物為硫酸銨，脫硝后的主要副產(chǎn)物為硝酸銨。當吸收塔內(nèi)脫硫脫硝后的組合溶液中化肥濃度達到30%左右時，由泵排出組合溶液至分離設(shè)備，將催化劑、灰塵和組合溶液分離。分離后的催化劑返回吸收塔循環(huán)使用，灰渣脫水后外排，而組合溶液進入換熱器升溫，然后由干燥機結(jié)晶，成為合格的硫酸銨和硝酸銨化肥。
該工藝主要由以下系統(tǒng)組成：
煙氣系統(tǒng)：由焦爐引出焦爐煙氣，經(jīng)過化肥液體及噴水降溫，由200℃降低到150℃以下，以適應(yīng)臭氧反應(yīng)溫度低于150℃的要求。
吸收系統(tǒng)：煙氣自下而上進入吸收塔，循環(huán)漿液自上而下噴淋，煙氣和循環(huán)漿液直接接觸，完成捕捉過程，處理后的潔凈氣體經(jīng)過除霧器除霧后，排至煙囪。
脫硝氧化系統(tǒng)：煙氣中的NO不溶于水，很難被堿性溶液吸收，必須將其氧化成為高價易溶解的氮氧化物，方可被吸收，脫硝氧化系統(tǒng)提供能氧化NO氣體的氧化劑——臭氧。臭氧經(jīng)過煙道內(nèi)混合器后與煙氣中的NO充分混合，將其氧化成易溶解的氮氧化物，進入吸收塔后被吸收得以去除。
鹽液分離及化肥回收系統(tǒng)：吸收塔里漿液化肥濃度達到30%左右時，開啟漿液排出泵，將其送入過濾器，分離出其中的灰塵。然后漿液進入分離器，將有機催化劑和鹽液分開。催化劑返回吸收系統(tǒng)循環(huán)利用，鹽液則進入化肥回收系統(tǒng)。
氨水儲存供給系統(tǒng)：將氨送入吸收塔進行脫硫脫硝。
催化劑供給系統(tǒng)：捕捉漿液中不穩(wěn)定的H2SO3和HNO2后形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，在氧化空氣下被持續(xù)氧化成H2SO4和H2NO3，很容易被堿性溶液吸收，生成硫酸銨和硝酸銨。
3.工藝特點
1)脫硫效率>99%，脫硝效率>85%;氨回收利用率>99.0%。氨逃逸率<1%，而普通氨法脫硫只能控制在5%-10%以上。
2)在同一系統(tǒng)中可同時實現(xiàn)脫硫、脫硝、脫重金屬汞、二次除塵等多種煙氣減排效果。
3)對煙氣硫分適應(yīng)強，可用于150-10000mg/Nm3甚至更高的硫分，因此，可使用高硫煤降低成本。
4)整個過程無廢水和廢渣排放，不產(chǎn)生二次污染。同時凈煙氣中NH3含量小于8mg/Nm3(*環(huán)保部NH3<10mg/Nm3的要求)。
5)催化劑使用壽命可長達15年。
6)運行成本低(據(jù)某鋼廠統(tǒng)計噸焦運行成本不超過2元)。
7)通過增加催化劑，提高亞硫酸銨的氧化效率，運行pH值低于氨法脫硫，能有效抑制氨的逃逸(≤能有效抑)。
8)可實現(xiàn)焦爐煙氣低溫脫硝(目前國內(nèi)普遍使用的SCR屬于高溫脫硝)，減少對設(shè)備的腐蝕。
9)對煙氣條件的波動性有較強的適應(yīng)能力。
10)副產(chǎn)品硫銨質(zhì)量達標，且穩(wěn)定。
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