水泥企業(yè)噴氨水能脫硫嗎?
發(fā)布日期:
2019-04-02

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很多水泥企業(yè)選擇在C2預熱器出口噴氨水來降低SO2排放水平,部分企業(yè)確實證明有一定脫硫效果,但是有些企業(yè)卻沒有效果。在此想討論下,在C2出口噴氨水是否具有脫硝效果。


(1)氨法脫硫

氨法煙氣脫硫技術是世界上商業(yè)化應用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物,副產(chǎn)物為硫酸銨,實現(xiàn)資源回收利用,是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術。

(以上內(nèi)容來自于百度百科)


可見氨法脫硫技術是在多個行業(yè)得到應用的成熟的脫硫技術。但是氨法脫硫本身需要建立自身的脫硫系統(tǒng),常見的氨法脫硫系統(tǒng)如下圖所示。


水泥企業(yè)噴氨水能脫硫嗎?

(圖片來源于網(wǎng)絡)


由上圖可知,氨法脫硫是將排放煙氣通入吸收塔中,利用液氨(而不是氨氣本身)與SO2發(fā)生液氣反應,來脫除SO2的。多余的液氨則循環(huán)利用,產(chǎn)生通過離心、干燥等形成硫酸銨產(chǎn)品。


相關反應方程如下所示:


吸收反應:

NH3 + H2O+ SO2→ (NH4)2SO3

(NH4)2SO3+ SO2 +H2O→ NH4HSO3

NH4HSO3 + NH3→(NH4)2SO3


氧化反應:

(NH4)2SO3 + O2→(NH4)2SO4


需要注意的是,氨法脫硫溫度很低,一般入口煙氣溫度會控制在100℃左右(當然低于100℃更有利脫硫),出口煙氣溫度一般在45-55℃,往往還需要通過對煙氣再加熱至70℃左右再排放。


而水泥C2出口溫度往往在460-480℃,在如此高的溫度內(nèi)噴氨水能脫硫嗎?可以的話,其原理又是什么呢?


(2)水泥預熱器噴氨水脫硫


首先可以肯定的一點是,噴入C2預熱器出口的氨水,將會發(fā)生汽化反應,形成氨氣NH3。


那么是氨氣與SO2在此發(fā)生反應嗎?


答案應該是否定的!


原因很簡單,如果反應的話,其反應產(chǎn)物是什么呢?硫酸銨?亞硫酸銨?亞硫酸氫銨?


但是硫酸銨280℃開始分解,513℃完全分解,放出氨氣、氮氣、二氧化硫及水。因此如果反應產(chǎn)物是硫酸銨,就算形成也馬上會發(fā)生分解!


水泥企業(yè)噴氨水能脫硫嗎?

數(shù)據(jù)來源于:范蕓珠, 曹發(fā)海. 硫酸銨熱分解反應動力學研究 [J]. 高校化學工程學報, 2011,25(2):341-346.?



亞硫酸銨的分解溫度為60-70℃,亞硫酸氫銨沒有查到,但是百度百科上說是“遇熱分解放出二氧化硫”。因此更不可能是亞硫酸銨或者亞硫酸氫銨了。




那么在C2出口處噴氨水會有脫硫效果嗎?




應該是會有的,但是效果會很差,而且氨水與SO2的反應不是發(fā)生在C2預熱器出口,而是在C1出口至生料磨入口,即余熱鍋爐、增濕塔、連接管道等。因為在C2-C1區(qū)間,溫度太高,就算會發(fā)生反應,產(chǎn)物也會馬上分解;而在生料磨內(nèi)或者出生料磨后,雖然溫度降低有助于氨氣與SO2的反應,但是在生料磨內(nèi)NH3會被生料大量吸附,導致出口NH3含量降低。(當然,如果NH3含量充足的話反應效果應該更佳!因為此時煙氣溫度低且水分含量高)



除此,在C2出口噴入含20%水分的氨水,有助于增加煙氣中水分含量,這對于預熱器內(nèi)CaCO3對SO2的吸收反應、生料磨內(nèi)生料對SO2的吸收都是有利的。


還有一點需要注意,假設NH3能夠與SO2發(fā)生反應,那么形成的產(chǎn)物硫酸銨等應該會隨生料一起進入C2、C3、C4、分解爐等,隨著溫度越來越高,其必然會發(fā)生分解,從這個層面來講即使噴氨水能夠脫硫,效果也會非常弱。


總之,即使在C2出口噴入氨水,從煙囪處看到了一定的脫硫效果,也不一定是NH3與SO2反應所致,可能只是煙氣中水分增大,促進了生料與SO2的反應;或者是生料磨出口的NH3依舊很多,在生料磨出口至煙囪位置,逃逸的NH3(包括SNCR噴入氨水及C2出口噴入氨水)與SO2發(fā)生了反應。


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