Озонно-аммиачный метод удаления оксидов азота и серы (метод Уолтера)

Озонно-аммиачный метод (известный за рубежом как процесс Уолтера) позволяет проводить одновременную очистку дымовых газов от оксидов серы и азота. Сущность данной технологии заключается в том, что в уходящие газы вводится сильный окислитель — озон О_э, который окисляет низшие малореакционные оксиды серы и азота (S0₂ и NO) до высших (SO_s, N0₂, N₂0₅), хорошо поглощаемых водой и водяными растворами. Полученный таким образом раствор кислот затем нейтрализуется аммиаком с образованием солей (сульфатов и нитратов).

Принципиальная технологическая схема очистки дымовых газов озонно-аммиачным методом приведена на рис. 4.10. Дымовые газы проходят очистку в золоуловителе 1 и охлаждаются до температуры 80 °C в газо-газовом теплообменнике 2 (так как при более высоких температурах происходит разложение озона). Далее по ходу газов в них вводится озонированный воздух, производимый озонаторной станцией 3. Под воздействием озона происходит быстрое доокисление S0₂ и NO, которое упрощенно можно представить следующими реакциями [5]:

После этого дымовые газы поступают в компактный реактор (абсорбер) 4, где орошаются циркулирующим поглотительным раствором, в который переходят оксиды серы SO_x и азота NO_x сначала с образованием сернистой, серной, азотистой и азотной кислот:

Очищенные продукты сгорания подаются в каплеуловитель 5, в котором происходит разделение двухфазного потока, затем подогреваются в теплообменнике 2 до 80—90°С и выбрасываются в дымовую трубу 6.

Отделенный от газов поглотительный раствор с pH = 3—4 (что обусловлено образованием кислот) из каплеуловителя 5 через гидрозатвор 7 самотеком сливается в циркуляционную емкость 8. Для снижения коррозии оборудования в циркуляционную емкость 8 из бака 9 вводится 25%-й водный раствор аммиака (аммиачная вода), дозировка которой осуществляется из расчета достижения раствором pH = 5—6. В результате частичной нейтрализации в растворе образуется смесь солей:

Рис. 4.10. Технологическая схема озонно-аммиачного метода.

Такой раствор насосами 10 вновь подается на орошение газов в абсорбер 4. Циркуляция раствора по контуру «абсорбер — циркуляционная емкость» осуществляется до тех пор, пока концентрация солей не достигнет заданного значения (около 250—300 г/л). После этого часть раствора непрерывно отбирается из контура циркуляции и подается в реактор-окислитель 11, а в циркуляционную емкость 8 для пополнения количества циркуляционного раствора добавляется соответствующее количество технической воды.

В реакторе-окислителе 11 в результате барботажа воздухом сульфиты, бисульфиты и нитриты, которых в растворе, выводимом из циркуляционного контура, около 50%, окисляются до сульфатов и нитратов.

Полученный раствор солей (жидкие удобрения) направляется в узел сушки и грануляции удобрений 12. Гранулированные удобрения (гранулы размером до 4 мм) хранятся на складе готовой продукции 13, откуда поставляются потребителям.

Работа установки по рассмотренной схеме не сопровождается какимилибо жидкими стоками и появлением твердых неиспользуемых отходов. Установка обеспечивает эффективность очистки дымовых газов от оксидов серы 90%, оксидов азота — 75—80%. Капитальные затраты на сооружение озонно-аммиачной установки достигают примерно 30% стоимости энергоблока; эксплуатационные затраты составляют 3,5—4% эквивалентной мощности блока, основная доля которых приходится на подготовку озонированного воздуха.

Практический опыт

Метод озонно-аммиачной очистки был проверен на опытно-промышленной установке с расходом дымовых газов 10 тыс. м³/ч на котле ТП-100 энергоблока 200 МВт Молдавской ГРЭС при сжигании донецких углей.