双减法与半干氨法对比

abcd · 发表于 1970-1-1 08:00:00

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，？ x 1 钠碱法的介绍 1.1 概念采用可溶性的钠化合物（NaOH、Na2CO3、Na2SO3等）碱性溶液吸收SO 2，生成钠盐。其溶液再与石灰石（CaCO3）或石灰（Ca(OH)2）反应生成亚硫酸钙或硫酸钙沉淀。置换再生后的钠化合物返回洗涤设备调整PH值后重新循环使用。由于吸收和吸收液处理中采用了不同类型的碱，故称为双碱法。因用氢氧化钠进行吸收反应时，称为钠碱法。 1.2 优点由于采用液相吸收，从而不存在结垢和浆料堵塞等问题。另外副产品石膏纯度也较高，可以广泛应用。 1.3 方法原理 1.3.1 吸收反应 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 其副反应为氧化反应：2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4 1.3.2 再生反应 CaO + H2O = Ca（OH）2 Ca（OH）2 +2NaHSO3 = Na2SO3 + CaSO3·1/2 H2O ↓+3/2 H2O Na2SO3 + Ca（OH）2 + 1/2H2O = 2NaOH + CaSO3·1/2 H2O ↓ 1.4 工艺流程烟气在洗涤塔内经循环洗涤液洗涤后排空。吸收剂的NaOH与烟气中的SO2反应生成Na2SO3，Na2SO3再吸收SO2后生成NaHSO3，部分Na2SO3和NaHSO3在混合槽内与Ca（OH）2反应，置换出NaOH并生成Na2SO3和不溶性半水亚硫酸钙。半水亚硫酸钙在稠化器内沉淀，上清液返回吸收系统。沉淀的半水亚硫酸钙送真空过滤分离出滤饼，过滤液也返回吸收系统。返回的上清液和过滤液在进入洗涤塔前补充NaOH。 1.5 存在的问题 1.5.1 结垢一是硫酸根离子与溶解的钙离子产生石膏而引起结垢，二是吸收了烟气中的二样化碳生成碳酸盐后结垢。前种结垢必须使石膏浓度保持在其临界饱和度值1.3以下才能避免；后一种要控制洗涤液PH值在9以下才不会发生。以上措施稍有闪失,就会发生结垢现象。 1.5.2 硫酸钠的问题 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-883.png 吸收反应中的副反应是氧化反应,生成稳定的硫酸钠盐。硫酸钠盐在系统中的积累会影响洗涤效果。而硫酸钠的去除是很困难的。一是采用硫酸盐苛化法，工艺过程复杂；二是采用石膏法，既滤饼重新浆化为含10%的浆料并加入硫酸降低PH值后，在氧化器内用空气氧化得到石膏。 2CaSO3·1/2 H2O + O2 + 3H2O 2 CaSO4·2H2O 1.5.3 设备、置换、运行成本高从工艺流程中可知，该化学反应是气—液反应，SO2气体要通过吸收液的水膜层后再进行化学反应。根据实验测量得知，其反应时间约为2秒钟。从而造成吸收设备体积庞大或使用两级反应塔，增加了设备成本。置换工艺中需多级较大的沉淀池，如生产石膏，则另需增加氧化塔、自动检测仪器等设备，占地面积大，增加了置换循环工艺过程的成本。设备运行中不光加CaO，每脱1公斤SO2还需补充一定量的NaOH。其运行费用也是很高的。 1.5.4 产生二次污染及处理费用高为满足用户投资少的要求，许多生产厂家不生产石膏，而是把大量的半水亚硫酸钙直接外运到掉，从而造成了新的固体物的二次污染。该物质在自然环境里会分解出CO2,对大气造成新的污染；雨天流入地下对地下水污染；该物质流入河水对水流域污染；另外需要垫付大量的运输费用和购买填埋土地的费用等等。 1.5.5 不能脱氮该种方法不能对烟气中的氮氧化物、二氧化碳等废气进行脱除。目前我国已经制定了氮氧化物控制标准，有些地区已开始收费。一旦全面对氮氧化物、二氧化碳收费后，必须从新考虑新的脱氮、脱碳设备。 2 Q型半干氨法介绍 2.1 考虑因素为了结合我国国情，考虑到以下几点因素而研制出来的的最新专利产品： 2.1.1 要有较高性能的吸收剂和吸收方法； 2.1.2 脱硫装置应具有较高的可靠性、抗腐蚀性，能保证长期稳定运行； 2.1.3 易操作和维修； 2.1.4 无二次污染； 2.1.5 终止物可再次利用： 2.1.6 建设费用低、能耗小、占地面积小； 2.1.7 吸收剂来源广泛、价格低廉、易储运等。 2.1.8 能同时脱除氮氧化物、二氧化碳、氯化氢、氟化氢等酸性无机废气。 2.2 原理分析 2.2.1 采用气—汽热交换原理，在锅炉除尘器后的烟道上安装该装置。 2.2.2 在该装置中喷入被特殊活化剂活化和雾化的氨水。使气态氨、气态的二氧化硫在有汽态水存在的情况下结合成铵盐（农用化肥），从而达到治理二氧化硫的目的。 2.2.3 化学反应式 NH4OH + 活化剂 = NH3（气）·H2O 2NH3（气）+H2O（汽）+SO2（气）=（NH4）2SO3 （化肥）+热量（NH4）2SO3 +1/2 O2 =（NH4）2SO4 以上化学反应是在0.2秒内瞬间完成，但其脱硫效率可达到95.5%以上。 2.3 优点 2.3.1 脱硫效率高并可调。效率可达95.5%以上。 2.3.2 投资少。投资仅占发电厂总投资额的1～3%。 2.3.3 运行费用低。当把化肥销售后能有正的经济效益，使用户的环保投资能在几年内收回。 2.3.4 占地面积小。占地面积为0.0365m2/（1000m2/h） 2.3.5 无任何二次污染。脱硫后的终止物为化肥。 2.3.6 脱硫剂来源广泛，价格低廉，储运方便。脱硫剂既可用化肥厂提供的稀氨水、冶金焦化厂的剩余氨水、化肥厂的浓氨水或液氨，也可用各种废氨水。 2.3.7 设备阻力小。装置总阻力小于500 Pa，锅炉改造时不需更换引风机。 2.3.8 操做简单、运行可靠，无需专人看守。 2.3.9 维修量少。因该设备无运动部件几乎不需维修。file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-2423.png 2.3.10 寿命长。因脱硫效率高，脱硫后烟道内酸性物质极少，减少了对管道和风机的腐蚀程度，增加了使用寿命。正常寿命为十年。 2.3.11 一器多用。该设备即可当脱硫器又可当废氨水处理器。 2.3.12 无冒白烟现象。所用喷水量小并具有多级脱雾部件，从而可避免烟囱冒白烟现象。 2.4 性能特点 2.4.1 新颖性：它是采用稀氨水为脱硫剂，利用气态氨与气态SO2进行气－汽热交换反应和氧化反应，直接生成稳定的硫酸铵，从而达到脱硫目的。 2.4.2 先进性：此化学反应仅需0.2秒即可完成，重点防腐部分面积小，极大地减少了设备的复杂系数，降低了成本。另外，所用辅助设备少，工艺流程短而简单，具有极强的竞争力。 2.4.3 独特性：采用专有技术配方（一种活化剂），使稀氨水中的离子态铵转化为分子态氨，为气－汽热交换反应提供了前提条件。 2.4.4 再生性：液态硫酸铵可以经过结晶、烘干等工艺变为固态硫铵化肥。当与磁化的粉煤灰和一定比例的钾肥、磷肥混合搅拌后，变为可用于十余种农作物的磁性复混化肥。用户可在2年内收回脱硫设备的投资，创造较大的经济效益。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-2909.png2.5 使用范围 Q型半干氨法即可应用于工业锅炉、采暖炉、工业窑炉、水泥厂、燃煤锅炉、燃油锅炉烟气治理中，也可应用于大、中、小电站锅炉中和钢铁厂烧结机烟气治理。化工厂酸性无机废气排放的治理等。 2.6 技术参数 2.6.1 技术经济指标表序号技术经济指标参数 1 脱硫效率（%） >95 2 设备阻力（Pa） < 500（不用换引风机） 3 设备投资占电厂总投资比例（%） < 1 4 电耗占发电量比例（%） < 0.11 5 设备占地面积m2/（1000m3/h·烟气） 0.0365 6 设备耗钢量(吨/吨锅炉) 0.2～0.4 7 适用燃煤含硫量 % 所有煤种 8 脱硫剂成本（元/ t·SO2）用17%浓度氨水 1874 用液氨 1000 9 总运行费用(元/ t·SO2) 生产固体硫酸铵 1033～1753 10 化肥产量 (t / t·SO2 ) 硫酸铵 2.06 复混化肥 4～6 11 销售化肥收益（元/ t·SO2）结晶硫酸铵（液氨） 420 复混化肥用17%氨水 675～3444 用液氨 1549～4311 2.6.2 各种脱硫方法经济技术对比表经济技术指标石灰石- 石膏法喷雾干燥法喷钙增湿法电子束法 Q型半干氨法经济指标设备单位投资（元/kw） 669 176 212 860 75 设备占电厂总投资（%） 19 12 5 12 1 设备电耗占发电比例（%） 2 1 1.5 3 0.11 脱硫运行成本（元/t·SO2） 1550 1230 1290 1200 1390 发电运行成本增加分/ kw·h 2.52 2.22 1.69 2.82 销售后0 技术指标工艺流程复杂复杂简单简单简单钙硫比(液气比) 1.1 1.5 1.5 (0.011) 脱硫效率（%） 90 83 70 83 >95 设备占地面积很大大较小小很小脱氮率（%）不能不能不能能 30～70 设备阻力（Pa） >1500 高较高中等 <500 2.7 综合利用分析 2.7.1 硫酸铵的分析 2.7.1.1 来源采用Q型半干氨法对锅炉烟气脱硫后，其终止物为硫酸铵液体。用该液体代替脱硫剂中的水，经过多次循环再利用，能得到较高浓度、半透明的硫酸铵液体。通过过饱和结晶、分离和烘干后变为固体硫酸铵，结晶状的硫酸铵呈白色或淡黄色，简称硫铵，又称肥田粉。 2.7.1.2 特性硫酸铵的分子式为（NH4）2SO4，养分为21-0-0，性质稳定，可作为标准氮肥。氮元素是多种酶、叶绿素、维生素、生物碱的组成元素，农作物缺乏氮元素就不能维持生命。硫酸铵的硫酸根在酸性土壤中会增加酸度，在碱性土壤中与钙离子生成难溶的硫酸钙即石膏，引起土壤板结。因此，要增施农家肥或轮换氮肥品种，也可将硫酸铵施用在含钙量较少的土壤中。 2.7.1.3 用途硫铵大多分配到缺硫的地方或喜硫的作物，如大豆、蚕豆、菜豆、花生、油菜、烟草等。对一般作物来说，土壤有效硫低于16毫克/千克时，该土壤就可认为缺硫。在缺硫地区施用硫肥可以大幅度提高作物产量。由于我国作物产量不断提高，作物从土壤中吸收的硫元素营养增多；有些地方由于使用化肥品种的改变，含硫化肥（如硫酸铵、过磷酸钙）数量的减少，甚至被不含硫的化肥（尿素、磷酸铵）所取代；同时，近年来农家肥用量减少，以有机硫补给土壤的硫素越来越少，因此容易造成某些地区土壤缺硫。南方各省因高温湿多雨，土壤硫易流失而易缺硫。据国内专家刘崇群（1995年）报道，我国已有14个省施硫肥有显著效果，施硫有效的作物（包括禾谷类作物、油料作物、牧草及经济作物）有20余种。由上可见，在我国许多缺硫地区和喜硫的作物中使用硫铵，已经越来越被人们所重视，硫铵的使用量将会恢复到正常的水平。 2.7.2 复混肥的分析 2.7.2.1 市场分析复混（合）肥是世界化肥工业发展的方向，全世界的消费量已超过化肥总消费量的1/3，而我国约占国内化肥总消费量的18%。人们已经从“矫正施肥”转为“平衡施肥”，加速发展复混肥工业已势在必行。复混（合）肥是指含有氮、磷、钾三要素中的两个或两个以上的化学肥料。它能同时供应作物多种速效养分，发挥养分之间的相互促进的作用，物理性质好、副成分少、易储存，对土壤不良影响小。 2.7.2.2 制作方法按照复混肥的制作方法的不同，可分为以下几种； 2.7.2.2.1 造粒型肥料采用专用造粒机将复混肥变成圆柱形或圆粒状，其优点是养分分布均匀，物理性状好，可根据需要随时调整配方，灵活性大。其缺点是需要二次加工和包装肥料，使成本增加。 2.7.2.2.2 掺合型肥料它是由粒度和比重相近的几种单质或复合的基础肥料进行简单地干混，不再造粒。成品可散装或袋装出售，其养分配方具有更大的灵活性，以满足不同土壤和作物需要。掺合型肥料在美国施用最多，把肥料生产、销售和农化服务三个环节联系在一起，销售半径50公里左右，很受农户欢迎。但要求掺合的基础肥料应是颗粒状的，其粒度和比重基本一致，在运输、施用过程中才不会相互分离开。 2.7.2.2.3 流体混合型肥料它分为液体的和悬浮的两类。 2.7.2.2.3.1 液体混合肥料指配料的组分都溶于水中，呈清澈的溶液。它有投资少、能耗低、无烟尘和粉尘污染、便于机械施肥等优点。但要求原料之间的化学反应不产生固体沉淀；还需要特殊的储存设备如槽车、槽罐和槽船等。 2.7.2.2.3.2 悬浮混合肥料指有效成分弥散在溶液中呈不溶状态的肥料。它的生产方法与液体混合肥料大致相似。比如以硫酸铵溶液作为悬浮液，然后与磷、钾肥料溶液、粉煤灰等悬浮剂混合制取。 2.7.2.3 常用原料分析 7.2.3.1 磷酸铵为磷酸二铵（NH4）2HPO4）和磷酸一铵（NH4H2PO4）的混合物。呈白色颗粒状，易溶于水，为中性且性质稳定，磷素几乎均是水溶性的。磷酸二铵养分为18-46-0，性质较稳定，白色或灰白色，偏碱性，吸湿性小，结块易打散；磷酸一铵养份为12-52-0，性质稳定，偏酸性。 7.2.3.2 硫酸钾K2SO4，养分为0-0-54，一般为50%，还含硫（S）约18%。呈无色结晶体，吸湿性小，不易结块，物理性能良好。是化学中性、生理酸性。 7.2.3.3 氯化钾KCl含钾（K2O），养分为0-0-60，呈白色或浅黄色结晶，有时含有铁盐而呈红色。物理形状良好，吸湿性小，溶于水，呈化学中性、生理酸性。 7.2.3.4 碳酸氢铵NH4HCO3，养分为17-0-0，是白色或微灰色，呈粒状、板状或柱状结晶。易溶于水，容重0.75，在水中呈碱性。干燥状比重为1.57，在10℃-20℃比较稳定，敞开放置时有强烈的刺激性臭味造成氮素损失并较易结块。根据市场要求，将以上化肥和一定量的微量元素按一定比例在烘干混合塔内进行混合、烘干、包装成复混化肥。该复混化肥中的一些微量元素，具有促进植物生长作用；使土壤增温作用、保墒作用以及使土壤疏松透气防止板结的作用；能提高农作物的抗病能力。可使用在红薯、蔬菜、烟叶、玉米、棉花、水稻、小麦、水果等农作物中。

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