氨法烟气脱硫技术

氨法烟气脱硫技术（Ammonia-based Flue Gas Desulfurization，简称氨法FGD）是一种以氨（氨水、液氨或碳酸氢铵等）为脱硫剂的脱硫技术，核心通过氨与烟气中二氧化硫（SO₂）的化学反应，将无益的SO₂转化为高价值的铵盐产品（如硫酸铵），兼具脱硫效率好、无固废堆存风险、产物可资源化等优势，广泛应用于化工、电力、冶金等工业行业，尤其适合周边有化肥需求或氨源便捷的场景。

一、核心原理：化学反应机制

氨法脱硫的本质是酸性气体（SO₂）与碱性脱硫剂（氨）的中和反应，整个过程在水溶液中进行，反应速度适宜、选择性强，核心反应分为“吸收”和“氧化”两步：

SO₂吸收反应：烟气中的SO₂首优良入吸收塔，与氨水溶液接触并速度适宜溶解，生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵（反应产物随氨的过量程度调整）：

氨过量时：SO₂+2NH₃・H₂O→(NH₄)₂SO₃+H₂O

氨不足时：SO₂+NH₃・H₂O→NH₄HSO₃

为确认SO₂充分吸收，工艺中通常控制氨过量，以生成稳定性较高的亚硫酸铵。

氧化反应：为避免亚硫酸铵分解再次释放SO₂，需向吸收液中通入压缩空气，将亚硫酸铵氧化为稳定的硫酸铵（最终产物）：

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄

氧化过程需控制温度（40~60℃）和pH值（6.5~7.5），确认氧化效率≥90%，保护硫酸铵纯度。

二、主流工艺：氨-硫酸铵法（应用最广）

氨法脱硫技术中，氨-硫酸铵法是目前工业应用最成熟的工艺，核心是将脱硫产物转化为农业用硫酸铵化肥，实现“以废治废、资源化利用”，其工艺流程可分为五大核心系统，具体如下：

烟气系统：锅炉排出的原烟气（含SO₂、粉尘等）先经除尘器（电除尘或袋式除尘）去除粉尘，再通过烟气换热器（GGH）降温至50~60℃（利于SO₂溶解和氨的吸收），随后进入吸收塔。

吸收系统：吸收塔为核心设备（多为逆流喷淋式），塔顶喷淋氨水溶液，烟气自下而优良动，两者充分接触完成SO₂吸收；塔内设置除雾器，去除净烟气中携带的氨雾和液滴，避免“氨逃逸”（氨逃逸率通常控制在5mg/m³以下）。

脱硫剂制备与供给：若采用液氨，需经液氨蒸发器转化为气态氨，再与水混合制成浓度15%~20%的氨水；若采用氨水或碳酸氢铵，则直接稀释后泵入吸收塔。

硫酸铵制备系统：吸收塔底的亚硫酸铵溶液优良入氧化塔（或塔内氧化区），通入压缩空气氧化为硫酸铵溶液；随后将硫酸铵溶液送入蒸发结晶器，通过蒸汽加热浓缩、结晶，再经离心脱水机分离，深受含水率≤1%的硫酸铵晶体；之后经干燥、包装，制成成品硫酸铵化肥（纯度≥90%）。

净烟气排放系统：脱除SO₂后的净烟气（SO₂浓度≤35mg/m³，满足超低排放要求）经GGH升温至80℃以上（避免烟囱结露腐蚀），最终通过烟囱排放。

三、技术优势与局限性

1.核心优势

脱硫效率好：氨与SO₂反应速度适宜、吸收能力好，脱硫效率可达90%~90%，轻松满足超低排放要求，尤其适合高SO₂浓度烟气（如化工、冶金行业）。

产物资源化：脱硫产物为硫酸铵化肥，市场需求稳定（农业用于氮肥），可直接出售创造经济收益，避免传统钙法石膏堆存的二次污染问题。

水耗能耗较低：无钙法石膏脱水的能力好耗环节，且硫酸铵结晶废水可回用，水耗仅为湿法钙法的1/2~2/3；系统阻力小，风机能耗较低。

设备腐蚀风险较低：吸收液为弱碱性（pH=6.5~7.5），相较于湿法钙法的酸性浆液，对设备的腐蚀程度显著降低，设备寿命比较长。

2.主要局限性

脱硫剂成本较高：氨（液氨、氨水）的采购成本远高于钙基脱硫剂（石灰石），约为石灰石的3~5倍，运行成本较高，比较适合氨源丰富（如周边有化肥厂）的场景。

氨逃逸风险：若吸收塔操作参数控制不当（如氨水过量、除雾器效率低），易发生“氨逃逸”，不仅造成脱硫剂浪费，还可能与烟气中NOₓ反应生成气溶胶，影响大气环境。

对烟气粉尘敏感：烟气中若残留过多粉尘（＞50mg/m³），易与硫酸铵溶液混合形成杂质，影响硫酸铵纯度，因此对前端除尘效率要求较高。