TS型火電廠煙氣脫硫、脫氮除塵凈化三位一體技術(shù)

TS型火電廠煙氣脫硫、脫氮

除塵凈化三位一體技術(shù)摘要：美國、英國、日本、俄羅斯等世界各國急于尋找的技術(shù)。21世紀(jì)最先進(jìn)的高科技技術(shù)。一種介質(zhì)、三種功能，同時(shí)在一個(gè)容器內(nèi)完成，達(dá)到即脫硫，又脫氮還能除塵.該項(xiàng)目無廢渣、廢水、廢氣排放。脫硫廢棄物綜合利用生產(chǎn)合成氨化肥，以廢制"肥"，變廢為寶、用于農(nóng)業(yè)十二種農(nóng)作物作為肥料，可形成電力、煤炭、化肥工業(yè)鏈相結(jié)合。為脫硫用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵字：火電廠煙氣脫硫脫氮除塵凈化三位一體

美國、英國、日本、俄羅斯等世界各國急于尋找的技術(shù)。21世紀(jì)最先進(jìn)的高科技技術(shù)。一種介質(zhì)、三種功能，同時(shí)在一個(gè)容器內(nèi)完成，達(dá)到即脫硫，又脫氮還能除塵.該項(xiàng)目無廢渣、廢水、廢氣排放。脫硫廢棄物綜合利用生產(chǎn)合成氨化肥，以廢制"肥"，變廢為寶、用于農(nóng)業(yè)十二種農(nóng)作物作為肥料，可形成電力、煤炭、化肥工業(yè)鏈相結(jié)合。為脫硫用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

一.概述

21世紀(jì)是可持續(xù)發(fā)展的世紀(jì)。作為可持續(xù)發(fā)展重要內(nèi)容的環(huán)保工作，更成為新世紀(jì)人們關(guān)注的焦點(diǎn)。環(huán)保不僅關(guān)系人們生活質(zhì)量，更關(guān)系人類的生存和發(fā)展。

煤炭是我國的主要能源，與之伴生的二氧化硫（SO2）和酸雨污染問題將更加突出。一個(gè)相當(dāng)有效的控制方法是電廠煙氣脫硫。我國政府對(duì)此已給予足夠重視，開展了多項(xiàng)自主技術(shù)攻關(guān)，引進(jìn)10套發(fā)達(dá)國家的煙氣脫硫裝置，與發(fā)達(dá)國家開展多項(xiàng)技術(shù)合作研究。但是，現(xiàn)有技術(shù)投資大，成本高，電力脫硫很難有恰當(dāng)?shù)倪x擇，我國能源與環(huán)境的矛盾亟待妥善解決。

那么，如何解決能源與環(huán)境的矛盾呢，很顯然，與追求經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域不同，在追求環(huán)境和社會(huì)效益的能源環(huán)保領(lǐng)域，我國不能走發(fā)達(dá)國家已走過的先污染后治理的老路，中國必須尋找適合國情的能源環(huán)保技術(shù)。我國在煙氣脫硫領(lǐng)域開展了長期的工作，提出了適合國情的專利技術(shù)，脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)被國家列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。它以我國龐大的化肥工業(yè)為基礎(chǔ)，將火電廠清潔煙氣中的SO2回收，生產(chǎn)高效化肥，化害為利，變廢為寶，一舉多得，同時(shí)促進(jìn)我國煤炭，電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二.國情決定技術(shù)戰(zhàn)略

"環(huán)境與發(fā)展"的關(guān)系是由一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和發(fā)展階段決定的，"要錢不要命"通常是落后地區(qū)的做法，"要命不要錢"通常是發(fā)達(dá)地區(qū)的行為。因此，理性的，當(dāng)然也是發(fā)展中國家的原則應(yīng)該是，既要"發(fā)展"，又要"環(huán)境"，即可持續(xù)發(fā)展，又對(duì)我國的能源環(huán)保工作有指導(dǎo)意義。煙氣脫硫的原理是堿性物質(zhì)吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有兩種，一是石灰石（碳酸鈣），即鈣法，二是氨，即氨法：盡管鈣法投資大，運(yùn)行成本高，在美國，德國，日本等發(fā)達(dá)國家中，它占據(jù)90%以上的市場(chǎng)。這是由其國情決定的，這些國家煤在其能源結(jié)構(gòu)中所占的比重不大。在美國和德國，煤在一次能源中約占20%：而在日本，煤在其能源結(jié)構(gòu)中只占15%。日本是一個(gè)島國，石灰石資源豐富，但缺乏天然石膏資源。鈣法雖然投資大，成本高，但脫硫產(chǎn)品為石膏，正好彌補(bǔ)其緊缺的石膏資源。長期以來，我國燃煤火力發(fā)電在電力中所占比重保持在75-80%之間，煙氣脫硫的任務(wù)將異艱巨和沉重。如果選擇鈣法勢(shì)必帶來巨大的投資和運(yùn)行負(fù)擔(dān)，將致使財(cái)力難支。我國不僅具有豐富的石灰石資源，天然石膏資源也是世界第一，品質(zhì)又高。我國龐大的化肥工業(yè)每年副產(chǎn)石膏將超過4000萬噸，而我國年用量僅為1200萬噸。致使脫硫石膏難以利用。選擇鈣法，勢(shì)必造成大量廢渣并副產(chǎn)溫室廢氣二氧化碳，帶來二次污染和新的生態(tài)破壞。

因此，我們必須理性地思考現(xiàn)實(shí)問題，對(duì)煙氣脫硫以石灰石鈣法為主的作法，該作必要的調(diào)整時(shí)應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷。我國是人口、糧食和化肥大國，合成氨生產(chǎn)能力和需求量非常巨大，年用量超過3000萬噸，為我國煙氣脫硫事業(yè)大力發(fā)展氨法提供了強(qiáng)有力的資源保障。如果我國火電廠全部采用氨法，每年所需合成氨約600萬噸，不到總量的20%。氨源供應(yīng)相當(dāng)方便：我國中小型合成氨廠很多，幾乎遍布縣市，在幾乎所有的電廠周圍，都容易找到配套的合成氨廠。而且，氨運(yùn)輸技術(shù)成熟可*。氨法的原料來自化肥，脫硫產(chǎn)品為硫氨、磷氨和硫酸，又回到化肥，不消耗額外的自然資源，也不產(chǎn)生二次污染和新的生態(tài)環(huán)境問題。燃煤煙氣可提供巨大的硫資源?；噬a(chǎn)需要大量硫酸。近年來，我國每年進(jìn)口硫磺200-300萬噸，等于進(jìn)口二氧化硫400-600萬噸，我國火電行業(yè)的SO2排放量近2000萬噸，因此，氨法適合我國國情。

三.專業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)

電力、物理、環(huán)境、化學(xué)，代表四個(gè)不同的學(xué)科領(lǐng)域，即代表四個(gè)不同學(xué)派。不同學(xué)派必然生出不同的技術(shù)，不同的技術(shù)勢(shì)必有不同之技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：投資和運(yùn)行成本。哪個(gè)學(xué)派更接近本質(zhì)或真理呢，咋看，答案似乎很難，但是，普遍接受的是，煙氣脫硫是一個(gè)典型的化工過程。因此，化學(xué)界能夠看到SO2的本質(zhì)。電力界只看熱能和發(fā)電效率，漠視SO2之存在。

環(huán)境界中，SO2是有害的污染源，是造成酸雨的禍?zhǔn)住?/p>

化學(xué)界中SO2是物質(zhì)，用則有利，棄則有害。

物理界中，SO2是一個(gè)頑固不化的"敵人"，只有通過"導(dǎo)彈"才能予以徹底摧毀。

至于物理，原本與煙氣脫硫無關(guān)。它源于日本荏原公司對(duì)高能電子加速器用于煙氣脫硫的研究。

化學(xué)處理SO2方法很多，無需"導(dǎo)彈"。脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)結(jié)合了化工領(lǐng)域的最新技術(shù)成果，也就是將一個(gè)中型的化工廠搬到電廠來，確保了技術(shù)的高度可*性，以及很低的建設(shè)投資和很低的運(yùn)行成本。

根據(jù)化學(xué)化工原理的脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)與其他學(xué)派的技術(shù)相比，具有突出的優(yōu)越性，投資僅為1/4-1/5，運(yùn)行成本僅為1/3-1/4。

四.電力與煤炭和化肥工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展

在我國，由東向西，由北向南，煤炭含硫量逐漸增加，四川和貴州煤含硫3%-5%，廣西煤高達(dá)5%-7%。然而，為降低電廠SO2排放量，當(dāng)?shù)鼗痣姀S燃用北方煤，比如山西煤，增加的運(yùn)輸成本每噸近100元，占原料成本的40%，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)無疑是巨大的額外負(fù)擔(dān)。采用脫硫脫氮除塵三位一體

技術(shù)，火電廠燃煤含硫量不受任何限制，甚至含硫量越高，SO2回收價(jià)值越大。因此，脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)不僅能夠促進(jìn)當(dāng)?shù)孛禾抗I(yè)的發(fā)展，也使當(dāng)?shù)仉娏I(yè)輕裝上陣，還能促進(jìn)當(dāng)?shù)睾铣砂奔盎使I(yè)的發(fā)展。

某電廠是坑口電站，燃用當(dāng)?shù)孛?，總機(jī)組容量為430MW，年排放SO2超過20萬噸，折合硫酸30萬噸，價(jià)值1.5億元。如果該廠的技術(shù)治理方案是改用山西煤，并采用石灰石鈣法，既限制了當(dāng)?shù)孛旱V的發(fā)展，又浪費(fèi)了寶貴的硫資源，還增加了發(fā)電成本。事實(shí)上，成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)，可形成一個(gè)年產(chǎn)40萬噸的化肥裝置，年產(chǎn)值超過2.5億元，年利潤可超過4000萬元。它具有一舉多得的優(yōu)勢(shì)：

（1）可促進(jìn)當(dāng)?shù)孛禾抗I(yè)的發(fā)展，燃用當(dāng)?shù)孛旱V的煤炭，可以解決礦務(wù)局2萬多人的就業(yè)和發(fā)展問題，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

（2）電廠采用當(dāng)?shù)孛海铣杀窘档?，?30MW機(jī)組，年耗煤以120萬噸計(jì)，每噸運(yùn)費(fèi)按50元計(jì)，每年可節(jié)約發(fā)電成本6000余萬元，這個(gè)效益是非常明顯的。

（3）廣西硫資源較缺，當(dāng)?shù)鼗蕪S年需硫酸40萬噸，原料由廣東提供。而且，廣西、廣東、海南和福建等南方省份的土壤缺硫，需要硫氨化肥。因此，充分利用自身的高硫煤，可以促進(jìn)當(dāng)?shù)鼗使I(yè)的發(fā)展。與廣西情況相似的省份還有云南、重慶、四川和貴州。重慶的華能珞磺電廠和重慶電廠，分別具有4臺(tái)360MW和3臺(tái)200MW機(jī)組，燃用重慶松藻煤，年總排放SO2為20-30萬噸，相當(dāng)于硫酸30-45萬噸，價(jià)值1.5-2.25億元。遺憾的是，這些電廠都花巨資引進(jìn)國外的石灰石鈣法，不僅浪費(fèi)了寶貴的資源，產(chǎn)生二次污染，還使發(fā)電成本增加，在貴州省實(shí)施火電廠煙氣脫硫，采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有不可估量的意義，國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，西電東送，在貴州省則是黔電送粵。貴州省是SO2和酸雨控制區(qū)，特別是省會(huì)貴陽市。在貴陽市有兩個(gè)嚴(yán)重的污染源，一是市區(qū)的貴陽發(fā)電廠，二是距市區(qū)25公里的清鎮(zhèn)發(fā)電廠，年排放SO2：25萬余噸。在兩個(gè)電廠間，貴州化肥廠生產(chǎn)合成氨16萬噸，因此，采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有很好的條件。采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)，兩個(gè)電廠的總投資2億元，可年產(chǎn)化肥50萬噸，產(chǎn)值3-4億元，年效益近1億元。在貴州省實(shí)施這個(gè)技術(shù)，可以形成年產(chǎn)150-200萬噸的火電廠化肥規(guī)模，年產(chǎn)值超過10億元。而如果貴陽發(fā)電廠的煙氣脫硫采用電子束技術(shù)，2臺(tái)200MW機(jī)組的投資近4億元。

由此可見，將我國化肥工業(yè)與電力工業(yè)相結(jié)合，形成一個(gè)具有綜合優(yōu)勢(shì)的火電廠化肥產(chǎn)業(yè)，其意義十分顯著。它為我國煤炭、電力和化肥工業(yè)的可持續(xù)和協(xié)同發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐，國家從戰(zhàn)略的高度發(fā)展并扶植這個(gè)產(chǎn)業(yè)是十分必要的。

五.脫硫需要政府大力支持

火電廠煙氣脫硫是我國實(shí)施清潔能源計(jì)劃的關(guān)鍵技術(shù)，受到各級(jí)政府部門的高度重視，多次被列入國家重大和重點(diǎn)科技計(jì)劃，以及與發(fā)達(dá)國家政府間的首腦級(jí)科技合作計(jì)劃。因此，我國的這項(xiàng)工作具有較強(qiáng)的政府行為。這就更需要我們做深入細(xì)致的調(diào)查，多比較相關(guān)技術(shù)的技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，多結(jié)合國情考慮問題。

某發(fā)電廠2臺(tái)200MW機(jī)組，燃用含硫?yàn)?.8%的山西煤，建設(shè)煙氣脫硫裝置。對(duì)幾乎所有的煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研。采用國外技術(shù)的投資為4-5.5億元，發(fā)電成本每度將增加5分錢，勢(shì)必成為該廠的一個(gè)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。一旦決策失誤，企業(yè)將陷入困境，甚至由于無法竟價(jià)上網(wǎng)而關(guān)閉。脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)通過國家科技部門組織的鑒定驗(yàn)收，被評(píng)價(jià)為國際領(lǐng)先水平，在電力界引起了較大反響。與國外技術(shù)相比，脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)具有相當(dāng)明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，總投資減少70-80%，運(yùn)行成本減少70%以上，電耗減少40-60%。這樣，該廠決定采用脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)。并列入國家重點(diǎn)科技項(xiàng)目.

目前，讓煙氣脫硫界注目的另一項(xiàng)目在中石化集團(tuán)公司某自備熱電廠6臺(tái)100MW（410蒸噸/h）鍋爐。令人興奮的是、參與競(jìng)爭的技術(shù)高達(dá)10余家之多，大家希望得到公平競(jìng)爭機(jī)會(huì)。該公司原來燃用當(dāng)?shù)孛海瑸榻档蚐O2排放量，改用山西煤，年耗煤將超過200萬噸，運(yùn)費(fèi)按每噸30元計(jì)，增加成本6000萬元，該公司具有年產(chǎn)30萬噸的合成氨裝置，而且脫硫產(chǎn)品具有很好的市場(chǎng)，因此脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)符合石化公司的具體情況。根據(jù)可行性研究報(bào)告，石化公司6臺(tái)鍋爐年排放SO2可達(dá)8萬噸，生產(chǎn)化肥17萬噸，產(chǎn)值1億元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在競(jìng)爭的方法中，脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的投資和成本都是最低的，而且還有利可圖，得到了該公司的充分肯定。

現(xiàn)在，電力工業(yè)的煙氣脫硫工作是"誰污染誰治理"，治理需要投資。經(jīng)濟(jì)效益差而污染大的企業(yè)沒錢投資，只接受象征性罰款，受損害的是大氣。按目前的石灰石鈣法建設(shè)煙氣脫硫裝置，發(fā)電成本每度將增加2-3分錢，以一臺(tái)300MW機(jī)組年運(yùn)行5000小時(shí)計(jì)，脫硫成本每年3000-4500萬元。燃用低硫煤，年排放SO2:為1.5萬噸，相當(dāng)于每噸SO2為2000-3000元，燃用高硫煤，SO2排放量每年為4.5萬噸，相當(dāng)于每噸SO2為1000元左右。但是，酸雨和SO2污染造成的損失每噸SO2超過5000元。因此，煙氣脫硫?qū)τ诖龠M(jìn)國家的利益是非常明顯的。為促進(jìn)企業(yè)治理SO2污染，國家環(huán)?？偩种贫诵碌臒煔釹O2排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于高硫煤地區(qū)每噸SO2為600元，低硫煤地區(qū)每噸1000元，北京市為每噸1200元，基本上為脫硫成本的一半。這個(gè)費(fèi)用目前是上交地方環(huán)保局的，并有較大比例的返回，以便企業(yè)用于建設(shè)脫硫裝置，脫硫電廠和單位將具有兩個(gè)主要和可*的收入來源：

1、電力企業(yè)的環(huán)保服務(wù)費(fèi)（等于原來的排污上交費(fèi)）；

2、脫硫裝置產(chǎn)生的化肥利潤。脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的效益非常好。

首先其建設(shè)投資比其他方法低，而且能耗低，產(chǎn)品具有很大的市場(chǎng)，還可以出口創(chuàng)匯。

六.TS型煙氣脫硫、脫氮除塵技術(shù)

該技術(shù)于一九九三年十月通過了國家部級(jí)鑒定，其中結(jié)論一綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。并于同年獲得兩項(xiàng)專利。該技術(shù)運(yùn)用LS噴霧吸收法，以氨水、堿液、廢氨水為吸收劑，經(jīng)加藥裝置加壓，把吸收劑經(jīng)噴嘴霧化后的氨水產(chǎn)生氣-汽的瞬時(shí)化學(xué)反應(yīng)，生成硫銨排出。

該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1.先進(jìn)的反應(yīng)原理，使設(shè)備小巧、鋼耗低、占地面積??；

2.該系統(tǒng)適應(yīng)煤的含硫量1%-7%；

3.具有多種功能，脫硫、脫氮、除塵，甚至可以處理污水；

4.吸收劑來源豐富，價(jià)格便宜；

5.一次投入只有國外設(shè)備價(jià)格的1/10-1/20；

6.選用廢氨水、廢堿液作脫硫劑，可使運(yùn)行費(fèi)用降到最低；

7.采用噴霧干燥方式；

8.該系統(tǒng)加裝了先進(jìn)的氣水分離裝置風(fēng)機(jī)不帶水；

9.煙氣不需加裝換熱設(shè)備；

10.該設(shè)備及系統(tǒng)內(nèi)部均涂以耐高溫特種防腐涂料，設(shè)備不腐蝕，不磨損、不堵塞；

11.系統(tǒng)設(shè)備阻力小，可以不用更換引風(fēng)機(jī)；

12.可以提高系統(tǒng)的除塵效率4%-12%；

13.脫硫效率95%以上；

14.脫氮率50%，加"觸媒劑"系統(tǒng)80%以上。

該技術(shù)的研究始于80年代，在收集、考察國內(nèi)外同類技術(shù)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案的分析對(duì)比工作。從中發(fā)現(xiàn)普遍感到困擾的不僅僅是技術(shù)上的問題，而更嚴(yán)重阻撓的是經(jīng)濟(jì)問題，一次投入大，運(yùn)行費(fèi)用高。即是該技術(shù)目前居于領(lǐng)先地位的國、日本也不例外；他們?cè)诔蔀槭澜缈刂芐O2排放最有效的國家的同時(shí)，也為此付出了巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。各國企業(yè)界面對(duì)煙氣脫硫裝置的巨大投資及運(yùn)行費(fèi)用，無不咋舌。因?yàn)槊摿蜓b置投資占電廠總投資的比例很大。巨額的投入對(duì)我國企業(yè)界是望而生畏。環(huán)保設(shè)備的投入企業(yè)界認(rèn)為："這種資金只有投入，沒有產(chǎn)出，是一種負(fù)擔(dān)"。

因此研究者必須首先考慮的是一次投資運(yùn)行費(fèi)用，使企業(yè)能夠接受的產(chǎn)品，占地面積小，專用設(shè)備少，工藝簡單，操作、管理、控制、維修方便，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)領(lǐng)先的脫硫技術(shù)，因此必須結(jié)合我國國情，走國產(chǎn)化的道路。

國外研究過的脫硫技術(shù)已逾近百種，真正在工業(yè)上運(yùn)用過的30多種，但具有商業(yè)價(jià)值的不過十來種，無論采用那種方法，都必須考慮以下基本條件：

1.具有較高的吸收性能的吸收劑和吸收方法；

2.裝置有較高的可*性，能保證長期穩(wěn)定運(yùn)行；

3.易操作和維修；

4.無二次污染，抗腐蝕；

5.建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用便宜，能耗小，裝置占地面積小；

6.吸收劑來源廣泛，價(jià)格便宜，易貯運(yùn)；

針對(duì)上述要求，列出了攻關(guān)課題：

1.通過試驗(yàn)室試驗(yàn)，尋找出先進(jìn)的反應(yīng)速率高的原理；

2.結(jié)合我國情況選出來源廣泛價(jià)格便宜的反應(yīng)劑；

3.使用什么樣的抗腐蝕材料；

4.終止物的綜合利用，防止二次污染；

以上課題通過有關(guān)專家的論證審定工作，確定運(yùn)用LS噴霧吸收法，隨即開展了小試、中試及工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)，經(jīng)過近百次的試驗(yàn)，獲得了大量的數(shù)據(jù)，通過對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和運(yùn)行考驗(yàn)，均取得了滿意的結(jié)果。

（一）脫硫原理：

近半個(gè)世紀(jì)以來，國外脫硫技術(shù)迅速發(fā)展，但真正在工業(yè)應(yīng)用上發(fā)揮作用的不外十來種。其中包括石灰法、石灰石法、石灰石膏法、噴霧干燥法、氧化鎂法，以上我們把它歸類于氣-固反應(yīng)。WL法、雙堿法、碳酸鈉法、氫氧化鈉法，此類我們稱之為氣-液反應(yīng)。LS噴霧吸收法是氣-汽反應(yīng)是反應(yīng)率最高，屬于瞬時(shí)反應(yīng)。

氨的性質(zhì)決定氨極容易溶于水，是由水分子和氨分子通過氫鍵互相結(jié)合形成氨的水化物的緣故。

氨在水中的溶解度大于其它氣體，在0℃時(shí)，1體積水吸收1200體積的氨；在20℃時(shí)約吸收700體積。過去認(rèn)為氨溶于水生成OH－的過程是分兩部分進(jìn)行的。首先是大部分氨和水結(jié)合生成所謂氫氧化銨（NH4OH）然后氫氧化銨在溶液中電離成銨離子（NH4+）和氫氧根離子（OH-）?，F(xiàn)在已經(jīng)確認(rèn)：氫氧化銨中的銨離子，無論從它的半徑大小或者從它的化合物性質(zhì)來看，它都和K+離子非常相似，它在水中應(yīng)當(dāng)全部電離，不可能有NH4OH分子存在，已確知，氨水溶液中并不含有NH4OH而是有氨的水分子NH3·H2O。NH3·H2O和NH4OH不同，NH3·H2O是氨分子通過氫鍵的結(jié)合，而NH4OH則為離子化合物。由（NH4+）和（OH-）新組成。氣態(tài)氨和酸（揮發(fā)性）的蒸汽作用生成銨鹽。

2NH3（氣）+H2O（蒸汽）+SO2（氣）=（NH4）2SO3

由此看來，煙氣中加入吸收劑NH3·H2O與SO2等酸性氣體可進(jìn)行氣-汽反應(yīng)。即氨和酸性氣體可以直接生成鹽類。這種化合物作用通常伴隨著大量的熱放出，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在無水的情況下，這種反應(yīng)并不進(jìn)行，即使微量的水的條件下也能反應(yīng)出這種特性，因此這就是和其它吸收劑不同之處的主要原因。另外氨還和煙氣中的氮起反應(yīng)：煙氣中的氮氧化物通常用NOX表示NO在空氣中可氧化成NO2易溶于水，生成亞硝酸和硝酸。

2NO+O2=2NO2

2NO2+H2O=HNO3+HNO2

當(dāng)氨與HNO3或HNO2產(chǎn)生以下反應(yīng)

NH3·H2O+HNO3=NH4NO3+H2O

NH3·H2O+HNO2=NH4NO2+H2O

此反應(yīng)在氣-汽反應(yīng)中產(chǎn)量很少，因硝酸銨與亞硝酸銨在一定溫度下易于分解，而在液相中

（NH4）SO3和NH4HSO3為還原劑，NOX被還原為N2，其反應(yīng)為：

2NO2+4（NH4）2SO3=4（NH4）2SO4+N2↑

（NH4）2SO3+NO2=（NH4）2SO4+NO↑

2（NH4）2SO3+2NO=2（NH4）2SO4+N2↑

為此使用氨-亞硫酸氨的氮方法，能除去一定量的NOX

（二）脫氮原理

煙氣中往往同時(shí)含有NOx與SO2,如果用一種方法同時(shí)除去這兩種有害氣體，豈不是一件非常有前途的事。前面脫硫的論述中，脫硫后的終止物就是（NH4）2SO3和（NH4）2SO4（少量）和一部分（NH4）HSO3溶液。這些物質(zhì)又是吸收NOX的吸收劑。在生產(chǎn)硫酸同時(shí)又生產(chǎn)硝酸的行業(yè)中，多數(shù)都是利用處理硫氧化物而得到的（NH4）2SO3和（NH4）HSO3溶液來吸收硝酸生產(chǎn)中的NOX。其原理是利用亞硝酸銨溶液作為吸收劑和NOx反應(yīng)，使NOx還原為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

按照排放濃度達(dá)標(biāo)要求，脫氮效率達(dá)到72%就可以了，所以只要控制住吸收液的濃度，一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重復(fù)循環(huán)使用，多余的部分進(jìn)行下道工序，處理后溶液還可以再生，以節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用。煙氣中NO含量占90%以上，因此脫除的主要是NO。如果煤的含硫量比較低和氨反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸銨不足以滿足脫氮氧化物的需要，或者因?yàn)闋t膛燃燒溫度高，產(chǎn)生的氮氧化物量較大。此時(shí)可以采取連續(xù)加入氨與NOX繼續(xù)反應(yīng)，但這種反應(yīng)應(yīng)在催化劑（或稱觸媒劑）的作用下才可完成，使脫氮效率大大提高，這種方法稱之為"氨的選擇性催化還原法"。

4NH3+4NO+O2+4N2↑+6H2O

8NH3+6NO2+7N2+12H2O

把氮還給大自然，水回收再循環(huán)使用。

以上各式反應(yīng)都是在同一個(gè)介質(zhì)---氨，共一套設(shè)備，同時(shí)氨與SOx、NOx瞬時(shí)交*進(jìn)行的，這就是脫硫、脫氮一體化工藝。

（三）除塵原理

煙塵進(jìn)入文氏管反應(yīng)器，會(huì)產(chǎn)生多種效應(yīng)，除了氨與SOx、NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以外，粉塵經(jīng)過文氏管的漸縮段濃縮，產(chǎn)生碰撞、凝聚、增大，使塵的表面由原來的氣包圍界面，被經(jīng)噴霧所產(chǎn)生的液-固界面所代替，粉塵表面的水膜代替氣膜產(chǎn)生吸附、凝聚，并使離子間形成液橋，使塵粒增大。塵粒通過高速撞擊霧滴而粘附其上。

由于微粒的擴(kuò)散作用易于霧滴接觸。由于微粒的煙氣增濕，使塵粒增大了浸潤性，塵粒間互相產(chǎn)生凝聚。因蒸汽以塵粒為核心的凝結(jié)而形成水滴。

因此本技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用如下措施：

1.煙氣攜帶的粉塵，高速通過文氏管霧區(qū)，沖向液膜；

2.然后氣體切向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力，改變?cè)龃蠛蟮姆蹓m運(yùn)動(dòng)方向；

3.噴出的霧滴作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)使粉塵*內(nèi)外壁貼向水膜；

4.增加水霧封鎖線，使逃逸的亞微米粉塵及亞微米硫銨晶體捕集下來；

采用高強(qiáng)磁化器，把循環(huán)水磁化，非但提高了脫硫效率，尤其對(duì)增水性的亞微米細(xì)粉塵，提高除塵效率更為明顯。

（四）使用范圍：

TS型系列脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)裝置，為工業(yè)鍋爐及電站鍋爐配套排煙脫硫工程應(yīng)用而設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品。并可擴(kuò)大應(yīng)用在處理冶金焦化剩余氨水，造紙廠的廢堿液及紡織印染堿性廢水以及鍋爐排污水、爐渣水等。該設(shè)備即是脫硫器，又可作為污水處理器。

一套裝置適應(yīng)多種類型的脫硫劑，又是這一裝置的一大特點(diǎn)，為適應(yīng)我國的特定條件，用戶就近弄到什么脫硫劑就用什么脫硫劑以降低運(yùn)行費(fèi)用，以廢治廢。

（五）系統(tǒng)設(shè)備組成的特點(diǎn)：

系統(tǒng)設(shè)備組成，有文丘里噴霧反應(yīng)器，自動(dòng)加藥及動(dòng)力泵、貯液、調(diào)液箱所組成。以及自動(dòng)控制自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。文丘里噴霧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顯示出其獨(dú)到之處，通常人們稱之謂文丘里效應(yīng)，但它具有什么效應(yīng)，應(yīng)該說它有多種效應(yīng)。一是很好的反應(yīng)作用：使兩種以上的介質(zhì)，在反應(yīng)段進(jìn)行充分的混合、接觸、攪動(dòng)，促使在較短的時(shí)間里進(jìn)行瞬時(shí)反應(yīng)。二是很好的除塵作用：帶粉塵的氣體通過漸縮段，細(xì)小的粉塵在碰撞、凝聚、粘結(jié)、增大，把粉塵撲集下來。三是很好的熱交換作用：利用煙氣的余熱，把噴成霧狀的液體迅速干燥、蒸發(fā)、固液分離，起到污水處理的作用。由于設(shè)計(jì)獨(dú)特，此套裝置的阻力僅有300-400Pa，對(duì)于原有的鍋爐房設(shè)備改造，可以不用更換引風(fēng)機(jī)。重力與旋流雙級(jí)脫水除霧，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不會(huì)產(chǎn)生堵塞和腐蝕現(xiàn)象，而且一器兩種用途，它不但有效的脫除水霧而且使煙氣流呈旋轉(zhuǎn)上升，延長了反應(yīng)時(shí)間和流程，提高了反應(yīng)效率。

（六）變廢為寶，綜合利用：

當(dāng)前國內(nèi)外所采用的各種脫硫技術(shù)，多數(shù)都存在著二次污染，物質(zhì)雖然經(jīng)過轉(zhuǎn)化，但加進(jìn)的物料與經(jīng)過處理后的終止物終究是平衡的。對(duì)于如何處理這些終止物，怎樣綜合利用，這個(gè)總是普遍感到頭痛的較大難題。

TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)如果在大的火電廠大量推廣應(yīng)用后，所產(chǎn)生的硫銨，可以制成與傳統(tǒng)化肥完全不同的新型高效肥料，這種高科技產(chǎn)品是具有磁性效應(yīng)的磁性化肥，利用火電廠排出粉煤灰（約占30%~40%），根據(jù)不同土壤和農(nóng)作物加入適量的鉀、磷，經(jīng)過強(qiáng)磁場(chǎng)磁化后制成的，這種原料將隨著TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)的推廣而取之不盡。

磁化肥使用在十二種農(nóng)作物如紅薯、蔬菜、煙葉、玉米、棉花、水稻、小麥、水果等，均收到了廣泛的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，使得TS型脫硫脫氮除塵三位一體技術(shù)在電廠應(yīng)用中形成一套工業(yè)鏈，廢"制"肥，變廢為寶，化害為利，適應(yīng)我國國情的環(huán)保與綜合利用一大長。防止二次污染。

（七）保障該設(shè)備安全穩(wěn)定正常行動(dòng)措施：

在腐蝕及磨損嚴(yán)重的部位，采取襯貼鑄石板的措施。如果用戶在經(jīng)濟(jì)條件許可情況下，采取鋼板噴涂陶瓷的復(fù)合材料。僅是有腐蝕的部位采用2520不銹鋼材料。腐蝕不太嚴(yán)重的部位，采取滾刷耐溫、防腐特種涂料。關(guān)鍵外協(xié)件、外購件、其中有些附件，如噴嘴、過濾器，采用美國制造，供液系統(tǒng)選用丹麥生產(chǎn)的，自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)儀器選用日本或其他國家的。

先進(jìn)的工藝，先進(jìn)的設(shè)備，先進(jìn)的材料，再加上低的建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用，構(gòu)成了該技術(shù)的高和新。

（八）670t/h鍋爐脫硫、脫氮、除塵及綜合利用方案經(jīng)濟(jì)分析。

1．運(yùn)行費(fèi)用

⑴已知數(shù)據(jù)

鍋爐蒸發(fā)量：670t/h

鍋爐煙氣排量：120萬m3/h

鍋爐燃煤量：150t/h

鍋爐運(yùn)行時(shí)間：312.5天/年（7500h/年）

燃煤含硫量：1%

⑵SO2產(chǎn)生量

燃煤含硫量：150t/h×1%=1.5t/h

燃煤中的硫與氧的反應(yīng)：S+O2=SO2

SO2產(chǎn)生量：1.5t/h×80%×64/32=2.4t/h

式中：32為S的分子量。

64為SO2的分子量。

80%為煤燃燒時(shí)硫的轉(zhuǎn)化率。經(jīng)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)為80%～85%，本處取80%。

⑶需氨量

一般脫硫效率達(dá)95%，煙氣即可達(dá)標(biāo)排放。從（NH4）2SO4分子式中看出：NH3與SO2化合比

例為2：1，故需氨量為：2.4t/h×95%×17×2/64=1.2t/h

式中：17為NH3的分子量。

64為SO2的分子量。

年需氨量為：1.2t/h×7500h/年=9000t/年

⑷運(yùn)行費(fèi)用

用氨水做吸收劑的回收方案，整個(gè)裝置的運(yùn)行費(fèi)用主要為消耗氨水的費(fèi)用（此項(xiàng)費(fèi)用占總運(yùn)行費(fèi)用的95%以上）。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，年需要氨量9000噸，按純氨水售價(jià)1700元/噸計(jì)，則全年運(yùn)行費(fèi)用為：9000t/年×1700元/t=1530萬元/年

2．生成物的綜合利用及經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，670t/h燃煤鍋爐每年脫硫設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用為1530萬元，這是用戶難以接受的。顯而易見，這種方法必須立足于生成物綜合利用的基礎(chǔ)上，否則就不能成立。也就是說，只有用生成物綜合利用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益去抵消脫硫設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，才是這種方法生命力所在。

⑴硫銨產(chǎn)生量

從（NH4）2SO4分子式可看出，硫銨產(chǎn)出量為：9000t/年×132/17×2=34941t/年

式中：17為NH3分子量

132為（NH4）2SO4的分子量。

⑵硫銨的綜合利用及經(jīng)濟(jì)效益

硫銨是硫酸銨的簡稱，分子式為（NH4）2SO4，含氮量20.6%，為白色或微帶顏色的結(jié)晶，易溶于水，是最早生產(chǎn)的氮肥品種。隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，新的氮肥品種的出現(xiàn)，使硫銨與碳銨一樣漸成被淘汰的氮肥品種。這是由于除養(yǎng)分低外，其最大缺點(diǎn)是長期施用硫銨會(huì)造成土壤板結(jié)，故不宜直