EPS湿法脱硫脱硝doc.doc

EPS湿法脱硫脱硝 李海通 李翰林 （ 洛阳市江山环保工程有限公司 河南 洛阳 471000)摘要 EPS湿法脱硫脱硝是在EPS中实施的。EPS是专利技术“二级喷射式烟气净化装置”的简称。湿法脱硝的难点是NO难溶于水。但是，EPS能将NO和SO2同时溶于水中。NO最特殊的化学性质是加合作用，在常温下能与氧化合生成NO2。NO2和SO2溶于水生成HNO3、HNO2和H2SO3。在EPS中它们相互作用，使NO2还原成N2，H2SO3氧化成H2SO4。酸和水中的碱中和生成盐及水。实践证明：在EPS中用石灰作吸收剂净化烟气得到结果是：SO2排放浓度 39mg/m3；NOx排放浓度206mm/m3。EPS脱硫脱硝的优点是效率高、成本低、并且一体化。关键词 EPS 湿法脱硫脱硝 氧化 还原 酸碱中和反应Removal of SO2 and NOx by wet in the EPS LI Haitong LI Han lin (Luoyang country project of environment protection co.,Ltd. Luoyang Hann 471 000)Abstract The EPS Removal of SO2 and NOx by wet is completed in the EPS. The EPS is short for two step spray purifier for smoke that is patent. Difficulty of Removal of NOx by wet is that NO is no solution in water. But , NO and SO2 concurrently can have been solved in water by the EPS. Most special property of NO is adduction, At normal temperature NO2 is given by NO and O2 combination. HNO2 and HNO3 and H2SO3 are given by NO2 and SO2 solution in water .They mutually function in the EPS that N2 is reduced by NO2 and H2SO4 is oxidized by H2SO3 and salt with water are given that sourness with alkali in water there occur neutral reaction. practise has proved that purify smoke with absorbent Ca(OH)2 in the EPS got SO2 emission density 39mg/m3 ; NOx emission density 206mg/m3. The advantages of the EPS Removal of NOx and SO2 by wet is high effectiveness , is Low cost in production, Besides, it concurrently is completed in oneness.Keywords EPS Removal of NOx and SO2 by wet oxidize reduce neutral reaction of sourness with alkail 一、EPS湿法脱硫脱硝工作原理 EPS湿法脱硫脱硝是指在EPS装置中完成脱硫脱硝。EPS是专利技术“二级喷射式烟气净化装置”的简称。EPS由EPS-1(烟水混合器)、EPS-2（二级喷射器，）和EPS-3（均匀溶解器）组成。二级喷射器由射流喷射管和拉法尔喷管组成.。均匀溶解器实质上是一个化学反应发生器。 1、EPS物理原理 EPS脱硫脱硝物理原理是先让烟和水进入EPS-1，然后经过EPS-2将其速度提高使之进入EPS-3中，在EPS-3中酸性物质SO2、NOx等溶于水。EPS是把烟吸入水中，现行的喷淋法是把水喷洒入烟中。 2、EPS化学原理 在EPS-3中，烟气中的酸性物质SO2、NOx等在水中和水溶液中的碱性物质Ca(OH)2或NH3等在发生氧化、还原及酸碱中和等化学反应。还原出N2气、生成盐及水。此后烟和水分离。3、 EPS湿法脱硫脱硝方块原理图 图1由EPS-1、水泵、EPS-2、EPS-3及沉淀池等组成。其工作原理是利用二级喷射原理把烟吸入水中，在EPS-3中将烟气和水进行充分地均匀地混合和溶解，使烟气中的飞灰和微粒被水吸湿而沉淀，有害气体溶于碱性水中用化学方法清除。它是通过图1所示的工作原理图实现的。它的除尘脱硫效率98%；脱硝效率70%。它的EPS-2同时又是一台引风机（内部阻力小）。其动力设备是一台水泵。系统结构紧凑简单可靠性高，运行成本低，性能价格比高，节能，耐高温，寿命长。烟气引风机除尘器锅炉EPS-1 EPS-2氧化池鼓风机水 泵自来水氨水或石灰沉淀池上水池EPS-3烟 囱SO2 NOx互联网环保局监视器自控系统监视器总 控 室 烟气 水 水 图1 EPS湿法脱硫脱硝方块原理图 注：图中虚框部分是辅助设备 二、 煤烟气中的 SOx 和NOx 1、SOx 的产生和特性 （1） 燃烧时煤中所含的硫和空气中的氧化合生成二氧化硫SO2。有时有少量SO3。 S+O2=SO2 （2）SO2是无色有毒气体，比空气重2. 2倍，易溶于水，一体积水能溶解40-50体积SO2。所以烟气中的SO2在EPS-3中几乎全部溶于水中，生成亚硫酸。 SO2 +H2O=H2SO3 2、NOx 的产生和特性 （1） 烟气中氮的氧化物NOx（NO和 NO2）是在高温燃烧过程中空气中的氮和燃料中的氮化物等不可燃烧的物质与氧化合产生的。在燃烧过程中，燃烧气体温度越高，过剩空气越多，所形成的NO量就越多。即在燃烧效率较高的完全燃烧下，NO越容易产生。由这种燃烧方式所产生的NOx中NO约有90%以上, NO2较少。 NOx生成的量和燃料中含氮量的多少及燃烧方式有关。在常用的燃烧方式下：煤烟中的NOx 量在500ppm到1500ppm之间。 在完全燃烧下，NO产生越多，CO产生越少。降低燃烧温度可减少NO产量，但CO产量会增加，燃料能量不能完全释放。科学的方法是完全燃烧；余热利用（发电，采暖、烧水等）；低温排放（促使NO更多地转化为NO2）（2） 氮的氧化物的特性；煤在高温燃烧过程中，首先形成NO。随后它的一部分在烟道中被氧化成NO2，大部分NO从烟囱中排入大气，并与大气中的氧结合成NO2。未被氧化成NO2的NO就在大气中与NO2共存下来。 NO 特性：NO无色，极难液化，是一种惰性氧化物，它虽稍溶于水，但不生成氮的含氧酸。在0时1体积水可溶解0.07体积的NO。NO最特殊的化学性质是加合作用，在常温下能与空气中的氧化合生成NO2 。 2NO+O2=2NO2+27千卡 NO是无色无臭味的比空气重的气体，对人类和动物神经中枢有危害，使之麻痹和痉挛。 NO2是褐色、有刺激臭味的氧化性极强的有毒气体，NO2的毒性是NO的5倍。NO2 溶于水生成硝酸和亚硝酸： 2NO2+H2O=HNO3+HNO23、 在EPS-3中NOx 和SO2的相互作用：在烟气进入水中之前，NO2具有极强的氧化性。是一种强氧化剂。SO2 容易被氧化，是一种强还原剂。有少量NO2 和SO2发生氧化原反应。 2NO2+4SO2=N2 +4SO3 （氧化还原）在烟气进入水中之后。HNO2和HNO3有极强的氧化性。是一种强氧化剂。H2SO3和亚硫酸盐类容易被氧化，是一种强还原剂。可使HNO2和HNO3还原成N2气。H2SO3被氧化成H2SO4。 2NO+O2=2NO2+27千卡 2NO2+H2O=HNO3+HNO2 2HNO2+3H2SO3=N2 +3H2SO4+H2O （氧化还原） 2HNO3+5H2SO3= N2 +5H2SO4+H2O （氧化还原）三、EPS石灰法脱硫脱硝 1、EPS石灰法脱硫： 脱硫就是清除烟气中的SO2。将SO2 溶于水生成H2SO3。亚硫酸和石灰发生中和反应生成亚硫酸钙及水，进一步氧化成硫酸钙。 脱硫剂：Ca(OH)2、CaCO3、MgO、CaO 化学方程式 2HNO3+5H2SO3=N2 +5H2SO4+H2O （氧化还原） 2HNO2+3H2SO3=N2 +3H2SO4+H2O （氧化还原） Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3 + 2H2O （中和反应） 2HNO2+3CaSO3=N2 +3CaSO4+H2O （氧化还原） 2HNO3+5CaSO3=N2 +5CaSO4+H2O （氧化还原） Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4 + 2H2O （中和反应） CaSO3+O2 /2=CaSO4 （鼓风氧化） CaSO4 +2H2O=CaSO42H2O (石膏结晶)2、EPS石灰法脱硝 （1）脱硝指的是除去烟气中氮的氧化物NOX。 （2）一般来说，在EPS脱硫过程中，还原法脱硝已经进行。当水溶液中有HNO3存在时就会和水溶液中的石灰发生中和反应生成盐及水。 2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O石灰脱硝产物硝酸钙 Ca(NO3)24H2O 的溶解度非常高，20时100克水能溶解129.3克。浓度大的硝酸钙溶液是很好的化肥。但硝酸钙较少。实例：用石灰作脱硫吸收剂，用EPS作除尘脱硫脱硝设备，我公司于2008年11月到2009年5月对洛阳双月固化剂有限公司燃煤锅炉尾气实施除尘脱硫工程。2009年5月5日孟津县环境监测站对锅炉排放的净化烟气进行监测，三次监测结果的平均值为：烟尘排放浓度80.8mg/m3；SO2排放浓度39mg/m3；NOx排放浓度206mg/m3。 上面实例证明：在EPS中用石灰作脱硝吸收剂能够脱硝。根据在常用的燃烧方式下：煤烟中的NOx 量在500ppm到1500ppm之间。取最小值500ppm计算，脱硝效率为70.7%。同时也证明脱硫脱硝一体化。 四、 EPS氨法脱硫脱硝 1、EPS氨法脱硫 EPS氨法脱硫是用氨水NH3H2O作脱硫吸收剂。也可以用氨气或碳酸氢氨作脱硫吸收剂。氨易挥发，氨水要放在密闭的容器里，用管子通到脱硫泵的进水口实行嘴对嘴加入。泵将氨水直接送进EPS-3中，在EPS-3中发生下列化学反应，并且氨不容易逃逸。 化学公式 2HNO3+5H2SO3= N2 +5H2SO4+H2O （氧化还原） 2HNO2+3H2SO3=N2 +3H2SO4+H2O （氧化还原） 2NH3H2O + H2SO3 =(NH4)2SO3 + 2H2O （中和反应） 2HNO3+5(NH4)2SO3 = N2 +5(NH4)2SO4+H2O （氧化还原） 2HNO2+3(NH4)2SO3 = N2 +3(NH4)2SO4+H2O （氧化还原） 2NH3H2O + H2SO4 =(NH4)2SO4 + 2H2O （中和反应） (NH4)2SO3 +O2 /2= (NH4)2SO4 (鼓风氧化) 氨法脱硫技术主要是用氨水和亚硫酸发生中和反应得到亚硫酸铵溶液，进一步氧化为硫酸铵溶液，最后结晶为固体硫酸铵。经济高效地将亚硫酸铵直接氧化成硫酸铵是氨法脱硫的关键工艺。 EPS将亚硫酸铵直接氧化成硫酸铵的方法，是用(NH4)SO3等作还原剂从NOx中还原出N2气达到脱硝效果，同时使亚硫酸铵被氧化成硫酸铵结晶。节省了氨水。2、EPS氨法脱硝： 所谓脱硝指的是除去烟气中氮的氧化物NOX 一般来说，在EPS脱硫过程中，还原法脱硝已经进行。当水溶液中有HNO3存在时就会和水溶液中的氨发生中和反应生成盐及水。 化学方程式： HNO2+NH3H2O=N2 +3H2O HNO3+NH3H2O=NH4NO3+H2O 氨法脱硫脱硝可获得硫酸铵和硝酸铵复合化肥，硝酸铵较少。 五、结论 1、 EPS脱硝脱硫，用NH3作吸收剂，NH3、SO2、H2SO3、NH4SO3都是NOx的还原剂。用Ca(OH)2作吸收剂时，SO2、H2SO3、CaSO3都是NOx的还原剂。另一面NOx是很好的氧化剂。脱硝脱硫产物主要是NH4SO4或CaSO4。而硝酸盐较少。 2、 用EPS净化烟气，脱硫和脱硝是一对双生子。不管您用氨或用石灰作吸收剂，脱SO2和脱NOx 是同时发生的。也就是说用一套脱硫EPS能完成脱硫脱硝两件事。脱硫要花钱，脱硝很少花钱。 3、 脱硫脱硝的主要成果是将脱硫脱硝吸收剂转换成盐。盐的主要成分是氧。硫和燃料中的氮决定于燃料的质量。NO的量还和燃烧方式及燃烧过程中过剩空气的多少有关。可以看出在EPS-3水中要有足够的氧气才能保证上述转换完全进行。所以除控制好NO的量外，还要控制好O2的量及吸收剂量等。因此，在脱硫脱销工程设计时要进行精确的计算和测量，并且还要进行自动监测监控。 第一作者 李海通 男 1938年生 洛阳市江山环保工程有限公司 总工程师 主研