氨法、石灰石石膏法、干法脫硫方案比選

氨法、石灰石石膏法、干法脫硫方案比選氨法脫硫、半干法、石灰石石膏法方案比選1.1工藝流程比較1.1.1半干法煙氣脫硫半干法以生石灰（CaO）為吸收劑，將生石灰制備成Ca(OH)2漿液，或消化制成干式Ca(OH)2粉（也可以直接使用電石渣），然后將Ca(OH)2漿液或Ca(OH)2粉噴入吸收塔，同時(shí)噴入調(diào)溫增濕水，在反應(yīng)塔內(nèi)吸收劑與煙氣混合接觸，發(fā)生強(qiáng)烈的物理化學(xué)反應(yīng)，一方面與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣；另一方面煙氣冷卻，吸收劑水分蒸發(fā)干燥，達(dá)到脫除SO2的目的，同時(shí)獲得固體分裝脫硫副產(chǎn)物。原則性的工藝流程見下圖。半干法煙氣脫硫工藝示意圖整套脫硫系統(tǒng)包含：預(yù)除塵系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)，脫硫后除塵系統(tǒng)，吸收劑供應(yīng)系統(tǒng)，灰再循環(huán)系統(tǒng)，灰外排系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)及其他公用系統(tǒng)。目前半干法應(yīng)用案例較成功的主要是福建龍凈環(huán)保公司研發(fā)的DSC-M干式超凈工藝，在廣州石化有應(yīng)用業(yè)績(jī)。主要煙氣脫硫機(jī)理為：鍋爐煙氣從豎井煙道出來(lái)后，先進(jìn)入預(yù)電除塵器進(jìn)行除灰，將大顆粒的飛灰收集、循環(huán)送回爐膛。經(jīng)預(yù)電除塵器之后，煙氣從半干法脫硫塔底部進(jìn)入，與加入的吸收劑、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的SO2等氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰，在通過脫硫吸收塔下部的文丘里管時(shí)，受到氣流的加速而懸浮起來(lái)，形成激烈的湍動(dòng)狀態(tài)，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對(duì)滑落速度，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強(qiáng)化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)。同時(shí)為了達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度，通過向脫硫塔內(nèi)噴水，使煙氣溫度冷卻到高于煙氣露點(diǎn)溫度15℃以上。主要化學(xué)反應(yīng)式為：Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O半干法脫硫技術(shù)特點(diǎn)：一是煙囪不需防腐、排放透明，無(wú)視覺污染。二是無(wú)廢水產(chǎn)生，半干法脫硫技術(shù)采用干態(tài)的生石灰作為吸收劑，在島內(nèi)直接消化成消石灰，脫硫副產(chǎn)物為干態(tài)的，整個(gè)系統(tǒng)無(wú)廢水產(chǎn)生，不必配套污水處理設(shè)施。缺點(diǎn)是脫硫劑成本高、脫硫效率較低等。1.1.2石灰石－石膏法煙氣脫硫石灰石（石灰）-石膏濕法脫硫工藝（簡(jiǎn)稱鈣法）采用石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)脫硫產(chǎn)物單價(jià)

(元/t)50-10550單位產(chǎn)物量

t/tSO2352.3備注石膏可利用如果單級(jí)除塵，則和灰共同產(chǎn)出；亞硫酸鈣含量高，難以利用如果有復(fù)合肥裝，可無(wú)需干燥包裝產(chǎn)物價(jià)值

元/tSO2150-501265原料減去副產(chǎn)物費(fèi)用

元/tSO228-80752-986110-275吸收塔噴淋結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床、高鈣硫比噴淋結(jié)構(gòu)氧化強(qiáng)制氧化無(wú)氧化強(qiáng)制氧化除塵設(shè)計(jì)前后2次除塵前后2次除塵前后2次除塵吸收劑供應(yīng)裝置粉倉(cāng)、調(diào)漿粉倉(cāng)密閉儲(chǔ)存罐后處理石膏車間：旋流、皮帶脫水、廢水處理除塵裝置旋流、離心脫水、廢水處理、干燥、包裝除塵保證5mg/Nm3后續(xù)濕電后續(xù)布袋保證后續(xù)濕電脫硫耗電量A0.4-0.7A0.7-0.9A脫硫耗水量B0.7BB噴水對(duì)后續(xù)除塵的影響無(wú)對(duì)布袋有影響，易糊袋、阻力顯著上升無(wú)廢水排放含廢水，需處理無(wú)含廢水，需處理風(fēng)險(xiǎn)落實(shí)石膏的長(zhǎng)期去向、廢水的達(dá)標(biāo)排放，有CO2排放高活性生石灰的穩(wěn)定供應(yīng)、脫硫灰的長(zhǎng)期去向、運(yùn)行穩(wěn)定性（塔內(nèi)掛壁、噴頭結(jié)疤、堵塞，糊袋、鍋爐爐膛負(fù)壓波動(dòng)、鍋

爐低負(fù)荷時(shí)無(wú)法循環(huán)等）氨的穩(wěn)定供應(yīng)、氨逃逸的控制、煤含氯高時(shí)的氯離子富

集、無(wú)等離子點(diǎn)火設(shè)施時(shí)的油灰分離等脫硫效率%95%以上一般穩(wěn)定在80%95%以上吸收劑耗量鈣硫比（1.01-1.03，一般取1.03），可采用較低的液氣比。脫硫效率大于90%時(shí)，需要進(jìn)一步增加鈣硫比為和噴水量、降低煙氣趨近溫差，同時(shí)將對(duì)下游設(shè)備，如除塵器、引風(fēng)機(jī)等帶來(lái)不利的影響氨硫比（2.02-2.06），可采用較小的液氣比成熟度國(guó)內(nèi)有大量運(yùn)行業(yè)績(jī)，技術(shù)成熟、穩(wěn)定。技術(shù)比較成熟，但是國(guó)內(nèi)410t/h以上的鍋爐運(yùn)行業(yè)績(jī)較少。技術(shù)比較成熟，但是國(guó)內(nèi)運(yùn)行的業(yè)績(jī)較少。適應(yīng)性不受煤種限制，可根據(jù)煤種變化靈活調(diào)節(jié)。受煤種限制，煙氣含硫量波動(dòng)時(shí)，因?yàn)橛写罅垦伊?，難以靈敏調(diào)整，運(yùn)行不穩(wěn)定。不受煤種限制，受場(chǎng)地限制，由于氨法脫硫，氨容易逃逸，會(huì)造成二次污染，易影響周邊居民的居住環(huán)境。能耗系統(tǒng)阻力約1500Pa，能耗不大，一般為機(jī)組容量的1%左右系統(tǒng)阻力約2000Pa，能耗一般為機(jī)組容量的0.5%-1%，脫硫效率大于80%時(shí)，為0.6%。當(dāng)脫硫效率大于90%時(shí)，耗電量上升較快，接近甚至?xí)_(dá)到1%左右。系統(tǒng)阻力約1500Pa、能耗低。脫硫副產(chǎn)物及利用副產(chǎn)物為高純度的石膏，可以綜合利用，應(yīng)用價(jià)值高。副產(chǎn)物為亞硫酸鈣、脫硫渣難以處理，應(yīng)用價(jià)值低。需用蒸發(fā)結(jié)晶干燥系統(tǒng)，副產(chǎn)品主要成分為NH4SO4副產(chǎn)品處理后達(dá)不到商用標(biāo)準(zhǔn)；目前中國(guó)的硫氨肥產(chǎn)能已過飽和，并且產(chǎn)品極不穩(wěn)定，易分解造成二次污染。運(yùn)行事故一次投資成本投資成本較低投資成本較石灰石石膏法高一些投資成本約為石灰石石膏法的120%1.3運(yùn)行成本的比較單臺(tái)爐年運(yùn)行8000h運(yùn)行成本比較序號(hào)項(xiàng)目單位單價(jià)/元年量(按年運(yùn)行8000h計(jì))費(fèi)用/萬(wàn)元氨法鈣法半干法氨法鈣法半干法1脫硫劑

液氨t2800832——233——

石灰石粉t1302694——35

生石灰t500

23611182水t12400002400001680002424173電kWh17200000800000064000003604003204蒸汽

（0.8MPa）t1002668————27——5蒸汽

（4.3MPa）t120108071306工人工資人·年500008884040407編織袋個(gè)2213400————43——

8維檢費(fèi)————

8080809廢水處理加藥t32160024000

67

10壓縮空氣Nm30.1540000040000040000033311副產(chǎn)物回收

硫酸銨t5503481——

-191—

石膏t40

4540

—-18

干法脫硫灰t-20

7567

15運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)

754571593通過運(yùn)行成本可以看出，單臺(tái)鍋爐石灰石石膏法脫硫比氨法脫硫和半干法脫硫年綜合運(yùn)行成本分別節(jié)省了183萬(wàn)元和220萬(wàn)元，1.4比選結(jié)果半干法脫硫在國(guó)內(nèi)應(yīng)用業(yè)績(jī)相對(duì)少一些，成功的業(yè)績(jī)廠家主要是龍凈環(huán)保公司；石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)成熟，脫硫效率高，應(yīng)用廣泛，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)是最成熟先進(jìn)的脫硫工藝技術(shù)、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠，脫硫效率較高，吸收劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，副產(chǎn)品石膏運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，可利用，系統(tǒng)壓損較小，能耗小，占地適當(dāng)，對(duì)于本工程布置方便靈活。氨法脫硫后煙氣中殘留氨和銨鹽類氣溶膠（煙霧）分解出SO2，有二次污染，不能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行；運(yùn)行中硫酸根離子的濃度大，腐蝕的問題嚴(yán)重，對(duì)于防腐的設(shè)計(jì)比與石灰石－石膏法要求更高。氨法脫硫的副產(chǎn)物亞硫酸銨/硫酸銨及廢水排放的去向是氨法脫硫的另一個(gè)大問題：a)如果不回收，排向水體，會(huì)對(duì)環(huán)境水體造成巨大污染，引發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化等問題。國(guó)家環(huán)保法有明確規(guī)定，環(huán)境水體絕不容許排放亞硫酸銨/硫酸銨。同時(shí)，如果副產(chǎn)物不回收，則運(yùn)行成本太高，企業(yè)不可能承受；(b)如果將副產(chǎn)物制成氨肥，則投資成本大大增加（要建一個(gè)化肥廠），而且肥能否銷售得出去也是一個(gè)未知數(shù)，畢竟市場(chǎng)氨肥的需求有限，氨法脫硫產(chǎn)生的氨肥的品質(zhì)與普通市面上售氨肥的