很多水泥企業(yè)選擇在C2預熱器出口噴氨水來(lái)降低SO2排放水平,部分企業(yè)確實(shí)證明有一定脫硫效果,但是有些企業(yè)卻沒(méi)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(shù)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(shí)現資源回收利用,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(shù)。
(以上內容來(lái)自于百度百科)
可見(jiàn)氨法脫硫技術(shù)是在多個(gè)行業(yè)得到應用的成熟的脫硫技術(shù)。但是氨法脫硫本身需要建立自身的脫硫系統,常見(jiàn)的氨法脫硫系統如下圖所示。
(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ))
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(lái)脫除SO2的。多余的液氨則循環(huán)利用,產(chǎn)生通過(guò)離心、干燥等形成硫酸銨產(chǎn)品。
相關(guān)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(huì )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(guò)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℃,在如此高的溫度內噴氨水能脫硫嗎?可以的話(huà),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(diǎn)是,噴入C2預熱器出口的氨水,將會(huì )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(jiǎn)單,如果反應的話(huà),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(kāi)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(huì )發(fā)生分解!
數據來(lái)源于:范蕓珠,?曹發(fā)海.?硫酸銨熱分解反應動(dòng)力學(xué)研究 [J]. 高?;瘜W(xué)工程學(xué)報, 2011,25(2):341-346.?
亞硫酸銨的分解溫度為60-70℃,亞硫酸氫銨沒(méi)有查到,但是百度百科上說(shuō)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(huì )有脫硫效果嗎?
應該是會(huì )有的,但是效果會(huì )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區間,溫度太高,就算會(huì )發(fā)生反應,產(chǎn)物也會(huì )馬上分解;而在生料磨內或者出生料磨后,雖然溫度降低有助于氨氣與SO2的反應,但是在生料磨內NH3會(huì )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(huà)反應效果應該更佳!因為此時(shí)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CaCO3對SO2的吸收反應、生料磨內生料對SO2的吸收都是有利的。
還有一點(diǎn)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(huì )隨生料一起進(jìn)入C2、C3、C4、分解爐等,隨著(zhù)溫度越來(lái)越高,其必然會(huì )發(fā)生分解,從這個(gè)層面來(lái)講即使噴氨水能夠脫硫,效果也會(huì )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(jìn)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。