氨法石灰石石膏法干法脱硫方案比选.docx

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氨法石灰石石膏法干法脱硫方案比选

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（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-DQS58-MG198）

氨法石灰石石膏法干法脱硫方案比选

氨法脱硫、半干法、石灰石石膏法方案比选

1.1工艺流程比较

1.1.1半干法烟气脱硫

半干法以生石灰（CaO）为吸收剂，将生石灰制备成Ca（OH）2浆液，或消化制成干式Ca（OH）2粉（也可以直接使用电石渣），然后将Ca（OH）2浆液或Ca（OH）2粉喷入吸收塔，同时喷入调温增湿水，在反应塔内吸收剂与烟气混合接触，发生强烈的物理化学反应，一方面与烟气中SO2反应生成亚硫酸钙；另一方面烟气冷却，吸收剂水分蒸发干燥，达到脱除SO2的目的，同时获得固体分装脱硫副产物。

原则性的工艺流程见下图。

半干法烟气脱硫工艺示意图

整套脱硫系统包含：

预除尘系统，脱硫系统，脱硫后除尘系统，吸收剂供应系统，灰再循环系统，灰外排系统，工艺水系统及其他公用系统。

目前半干法应用案例较成功的主要是福建龙净环保公司研发的DSC-M干式超净工艺，在广州石化有应用业绩。

主要烟气脱硫机理为：

锅炉烟气从竖井烟道出来后，先进入预电除尘器进行除灰，将大颗粒的飞灰收集、循环送回炉膛。

经预电除尘器之后，烟气从半干法脱硫塔底部进入，与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。

烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。

同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。

主要化学反应式为：

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O

半干法脱硫技术特点：

一是烟囱不需防腐、排放透明，无视觉污染。

二是无废水产生，半干法脱硫技术采用干态的生石灰作为吸收剂，在岛内直接消化成消石灰，脱硫副产物为干态的，整个系统无废水产生，不必配套污水处理设施。

缺点是脱硫剂成本高、脱硫效率较低等。

1.1.2石灰石－石膏法烟气脱硫

石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺（简称钙法）采用石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。

当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。

在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应而被脱除，最终反应产物为石膏。

脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。

脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

由于吸收浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。

在烟气中SO2浓度≤4000mg/Nm3时，其脱硫效率可达到95%以上。

石灰石（石灰）-石膏法脱硫工艺流程如下：

石灰石/石灰-石膏法脱硫技术是用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收剂吸收烟气中的SO2，是目前世界上应用最广泛，技术最为成熟的脱硫技术。

该法技术适应性强，对煤种变化、负荷变化、脱硫率变化均具有较强的适应性，运行可靠，脱硫效率高（≥95%），运行费用相对较低，吸收剂石灰石价廉易得，脱硫副产物为石膏，可以综合利用也可以堆放。

但该法存在设备阻力较大，系统复杂，设备一次投资及占地面积较大，运行过程中会产生脱硫废水，设备较容易结垢等缺点。

1.1.3氨法烟气脱硫

氨法脱硫技术是利用液氨或氨水，吸收烟气中的SO2，经氧化后生成硫酸铵。

该法系统简单，设备体积小，一次性投资低，脱硫效率高（＞95%），另外还具有一定的脱氮效果，对燃料变化适应性强，无废渣产生，脱硫副产物硫酸铵可作为肥料使用。

锅炉烟气经入口烟道进入吸收塔，经洗涤降温、吸收SO2、除雾后进入超声波除尘装置，完成对烟气中颗粒物的控制、洗涤、捕集功能，保证脱硫塔出口烟气达到超低排放要求，净烟气回原烟囱排放。

烟气中的二氧化硫被吸收，形成的亚硫酸铵溶液，经氧化、浓缩、结晶，得到一定固含量的硫酸铵浆液。

硫酸铵浆液输送至硫铵后处理系统，进行旋流、离心分离、多功能干燥、包装成袋装成品。

氨法脱硫工艺流程示意图

氨法脱硫的脱硫剂具有挥发性和腐蚀性，液氨、气氨属于危险品，同时还存在氨逃逸的问题。

氨法脱硫的关键问题在于脱硫产物的回收利用。

如果回收效率低，不仅运行成本很高，电力企业难以承受而降低系统的运行率，而且大量的脱硫产物排放到环境中又会形成二次污染。

使用该法时，需要对脱硫剂来源和脱硫副产物销售进行市场调研，只有在脱硫剂有可靠来源，脱硫副产物有可靠销售市场，而且运行成本合理时方可使用。

1.2烟气脱硫工艺技术方案比选

石灰石-石膏法、半干法、氨法脱硫工艺技术方案的比较：

技术路线

石灰石-石膏法烟气脱硫

半干法烟气脱硫

氨法烟气脱硫

吸收剂

采用石灰石粉，来源广，成本低。

采用生石灰，生石灰纯度要求大于90%，并要求非常高的活性（T60标准）。

高纯度氨水或者液氨、废氨水，运输不方便，危险性较高、运输及贮存过程的管理要高危

险性大，需用防爆氨站。

加水稀释后

进入防爆液氨罐，严防泄露

单价

（元/t吸收剂）

100-130

450-600

2500-2800

单耗

（t吸收剂/tSO2）

1.78

（90%纯度石灰石粉）

1.56

（90%纯度石灰）

0.55

（纯液氨）

脱硫原料品质要求

品质有要求

品质要求高，随脱硫效

率的提高原料消耗快速

增加或利用率降低

品质有要求，可使用低浓度氨水

原料费用

（元/tSO2）

178-230

702-936

1375-1540

脱硫产物

石膏

灰和亚硫酸钙

硫酸铵

脱硫产物单价

（元/t）

50

-10

550

单位产物量

t/tSO2

3

5

2.3

备注

石膏可利用

如果单级除尘，则和灰共同产出；亚硫酸钙含量高，难以利用

如果有复合肥装，可无需干燥包装

产物价值

元/tSO2

150

-50

1265

原料减去副产物费用

元/tSO2

28-80

752-986

110-275

吸收塔

喷淋结构

循环流化床、高钙硫比

喷淋结构

氧化

强制氧化

无氧化

强制氧化

除尘设计

前后2次除尘

前后2次除尘

前后2次除尘

吸收剂供应装置

粉仓、调浆

粉仓

密闭储存罐

后处理

石膏车间：

旋流、皮带脱水、废水处理

除尘装置

旋流、离心脱水、废水处理、干燥、包装

除尘保证5mg/Nm3

后续湿电

后续布袋保证

后续湿电

脱硫耗电量

A

0.4-0.7A

0.7-0.9A

脱硫耗水量

B

0.7B

B

喷水对后续除尘的影响

无

对布袋有影响，易糊袋、阻力显着上升

无

废水排放

含废水，需处理

无

含废水，需处理

风险

落实石膏的长期去向、废水的达标排放，有CO2排放

高活性生石灰的稳定供应、脱硫灰的长期去向、运行稳定性（塔内挂壁、喷头结疤、堵塞，糊袋、锅炉炉膛负压波动、锅

炉低负荷时无法循环等）

氨的稳定供应、氨逃逸的控制、煤含氯高时的氯离子富

集、无等离子点火设施时的油灰分离等

脱硫效率%

95%以上

一般稳定在80%

95%以上

吸收剂耗量

钙硫比（1.01-1.03，一般取1.03），可采用较低的液气比。

脱硫效率大于90%时，需要进一步增加钙硫比为和喷水量、降低烟气趋近温差，同时将对下游设备，如除尘器、引风机等带来不利的影响

氨硫比（2.02-2.06），可采用较小的液气比

成熟度

国内有大量运行业绩，技术成熟、稳定。

技术比较成熟，但是国内410t/h以上的锅炉运行业绩较少。

技术比较成熟，但是国内运行的业绩较少。

适应性

不受煤种限制，可根据煤种变化灵活调节。

受煤种限制，烟气含硫量波动时，因为有大量循灰量，难以灵敏调整，运行不稳定。

不受煤种限制，受场地限制，由于氨法脱硫，氨容易逃逸，会造成二次污染，易影响周边居民的居住环境。

能耗

系统阻力约1500Pa，能耗不大，一般为机组容量的1%左右

系统阻力约2000Pa，能耗一般为机组容量的0.5%-1%，脱硫效率大于80%时，为0.6%。

当脱硫效率大于90%时，耗电量上升较快，接近甚至会达到1%左右。

系统阻力约1500Pa、能耗低。

脱硫副产物及利用

副产物为高纯度的石膏，可以综合利用，应用价值高。

副产物为亚硫酸钙、脱硫渣难以处理，应用价值低。

需用蒸发结晶干燥系统，副产品主要成分为NH4SO4副产品处理后达不到商用标准；目前中国的硫氨肥产能已过饱和，并且产品极不稳定，易分解造成二次污染。

运行事故

一次投资成本

投资成本较低

投资成本较石灰石石膏法高一些

投资成本约为石灰石石膏法的120%

1.3运行成本的比较

单台炉年运行8000h运行成本比较

序号

项目

单位

单价/元

年量（按年运行8000h计）

费用/万元

氨法

钙法

半干法

氨法

钙法

半干法

1

脱硫剂

液氨

t

2800

832

——

233

——

石灰石粉

t

130

2694

——

35

生石灰

t

500

2361

118

2

水

t

1

240000

240000

168000

24

24

17

3

电

kWh

1

7200000

8000000

6400000

360

400

320

4

蒸汽

（0.8MPa）

t

100

2668

——

——

27

——

5

蒸汽

（4.3MPa）

t

120

10807

130

6

工人工资

人·年

50000

8

8

8

40

40

40

7

编织袋

个

2

213400

——

——

43

——

8

维检费

——

——

80

80

80

9

废水处理加药

t

3

21600

24000

6

7

10

压缩空气

Nm3

0.15

400000

400000

400000

3

3

3

11

副产物回收

硫酸铵

t

550

3481

——

-191

—

石膏

t

40

4540

—

-18

干法脱硫灰

t

-20

7567

15

运行费用总计

754

571

593

通过运行成本可以看出，单台锅炉石灰石石膏法脱硫比氨法脱硫和半干法脱硫年综合运行成本分别节省了183万元和220万元，

1.4比选结果

半干法脱硫在国内应用业绩相对少一些，成功的业绩厂家主要是龙净环保公司；石灰石-石膏湿法脱硫技术成熟，脱硫效率高，应用广泛，运行稳定可靠。

采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺技术是最成熟先进的脱硫工艺技术、长期运行稳定可靠，脱硫效率较高，吸收剂来源广泛，价格低廉，副产品石膏运输储存方便，可利用，系统压损较小，能耗小，占地适当，对于本工程布置方便灵活。

氨法脱硫后烟气中残留氨和铵盐类气溶胶（烟雾）分解出SO2，有二次污染，不能长期稳定可靠运行；运行中硫酸根离子的浓度大，腐蚀的问题严重，对于防腐的设计比与石灰石－石膏法要求更高。

氨法脱硫的副产物亚硫酸铵/硫酸铵及废水排放的去向是氨法脱硫的另一个大问题：

a）如果不回收，排向水体，会对环境水体造成巨大污染，引发富营养化等问题。

国家环保法有明确规定，环境水体绝不容许排放亚硫酸铵/硫酸铵。

同时，如果副产物不回收，则运行成本太高，企业不可能承受；（b）如果将副产物制成氨肥，则投资成本大大增加（要建一个化肥厂），而且肥能否销售得出去也是一个未知数，毕竟市场氨肥的需求有限，氨法脱硫产生的氨肥的品质与普通市面上售氨肥的差别也是一个问题，硫酸铵是一种低质氮肥，国内产量过剩，长期使用会使土壤板结。

另外，氨法脱硫的脱硫剂氨的运输、贮存防泄漏均有一定要求，并且脱硫后的净烟气中还有8%～10%的氨气逃逸，造成二次污染，易造成居民的抗议。

因此，本次项目的锅炉脱硫系统如果采用石灰石-石膏法，从投资和运行管理方面都有较大优势。

综上，建议使用石灰石—石膏湿法脱硫工艺路线。