SO2和由它形成的酸雨对人类和社会的危害是无法计算的.docx
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SO2和由它形成的酸雨对人类和社会的危害是无法计算的
介绍一种燃煤锅炉烟气脱硫改造的方法
严和钦
浙江省石油化工设计院
一、概述
现有工业及生活污染物主要有粉尘、二氧化硫、氮氧化物等几种，它们构成了我国大气环境质量的主要指标。
我国主要省会城市均在当地主要报纸刊登每周的大气环境质量情况，可见我国政府对环保工作的重视及老百姓对所处环境质量的关心。
随着经济的发展，人们生活质量的提高，污染的加重与人们对环境质量的要求之间的矛盾愈来愈突出。
近年来国家环保局相继发布了有关大气污染物的排放标准，有效地控制了新建项目大气污染物的排放，然而老污染物还在大量地排放污染物，尤以燃煤锅炉二氧化硫的排放最为突出。
据有关资料介绍，我国八十年代初二氧化硫排放量为1580t/a，九十年代达到3000t/a，许多地区出现了大面积的酸雨危害，导致土壤湖泊酸化，生态环境遭受破坏，严重危害了人们的身体健康。
早期中小型燃煤锅炉烟气主要以除尘为主，通常采用水膜除尘器，属离心分离式除尘，采用中性水循环使用，脱硫效率极低。
根据国家环保局发布的“锅炉大气污染物排放标准”（GB13271-91）及“发电厂大气污染物排放标准”（GB13223-1996），均规定了二氧化硫最大允许排放浓度。
去年初，国务院批复了国家环保局“关于呈报审批酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案的请示”报告，确定了治理酸雨和二氧化硫污染的目标及措施。
国务院批准的“两控区”控制目标为：
到2000年，二氧化硫工业污染源达标排放，并实行排放总量控制，各城市可根据实际情况，提高二氧化硫的排污收费标准。
如杭州市作为国家级旅游城市，已被国家环保局确定为该政策三个试点城市之一：
为加大控制二氧化硫的排放力度，把二氧化硫的排放收费标准从原来的0.2元/公斤提高到1.4元/公斤，至2000年可能达到国家规定的2.0元/公斤。
因此就企业而言，对锅炉烟道气进行脱硫技术改造，不仅是受国家法规制约，也是企业的一种自主行为，它不仅能取得良好的社会效益和环境效益，而且因减少排污收费额而为企业带来一定的经济效益。
在基本不影响正常生产的情况下，利用原来的水膜除尘设备，增加脱硫吸收剂制备系统，并在原有锅炉烟道中设置碱液雾化喷嘴，实现烟道气的脱硫，不失为一种快速、造价低、效果好的脱硫改造方法，特别适用于造纸厂或产生废液的化工企业。
二、脱硫机理及工艺方案
国内外锅炉烟气脱硫的方法很多，从工艺角度来说，大致可分为干法、半干法、湿法三大类，对于中小型锅炉而言，由于低浓度二氧化硫的回收在技术上和经济上存在着许多问题，因此国内大部分实际运行的锅炉烟气脱硫系统均以治理二氧化硫污染为主要目的，其产生的副产品随地排放，不加利用，这使得脱硫工程的造价大大降低，比较适合现阶段我国的国情。
本文介绍的以NaOH为吸收剂向烟道中喷射吸收剂从而脱除烟气中二氧化硫的方法是中小型锅炉烟气脱硫应用中极具推广前景的技术。
其原理是碱性吸收剂被雾化成高度分散的微细液滴，形成巨大的反应表面积，与烟气充分接触，烟气中的二氧化硫瞬时溶解在液滴中，并立即与NaOH发生反应，生成亚硫酸钠，二氧化硫过量时，生成亚硫酸氢钠，其化学反应式为：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+2NaOH→Na2SO3+2H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
含有亚硫酸氢钠和亚硫酸的液滴随烟气一起流动，相互碰撞并形成大液滴，进入水膜除尘器被捕截下来，进入水循环系统，从而达到从烟道气中脱除二氧化硫的目的。
1锅炉2喷头3烟道4水膜除尘器5引风机6烟囱7空压机8储气罐
9多级泵10稀碱液泵11调节箱12混合器13废液池14自吸泵15碱储罐
流程示意图
脱硫系统由吸收液配置和稀碱液雾化两部分组成，工艺流程详见流程示意图。
碱性废水经自吸泵从废水池送入水力混合器，30%浓度NaOH溶液经碱液泵输入水力混合器，两者经强力混合配置成PH=13.5的稀碱液进入调节池，再自流至储液池，用多级泵将稀碱液输入烟道内设
（下转第96页）
（上接第176页）
置的喷头并借助压缩空气将其雾化成微细液滴，并充满烟道整个截面。
锅炉烟气出口至水膜除尘器间烟道内设置三个反应段，位于锅炉出口高温烟气段的碱性液滴与烟气中的二氧化硫反应生成Na2SO3、NaHSO3，部分生成物被高温烟气加热析出成固体颗粒，随烟气进入水膜除尘器。
在后面的反应段中，随着反应温度的下降，碱液吸收二氧化硫的效率大大提高，最终随烟气进入水膜除尘器除尘和除雾，完成整个脱硫过程，烟气仍然由原有烟风系统排放。
该脱硫系统的核心部分是吸收剂的雾化系统，采用压缩空气雾化稀碱液可使液滴平均直径达到15u左右，可采用不锈钢雾化喷头，加强系统的可靠性及寿命，该烟气脱硫系统具有以下特点：
a.稀碱液作为吸收剂不易挥发、损失小、脱硫效率高、效果稳定。
b.生成物钠盐的溶解度高，吸收系统不存在结垢和堵塞问题，不产生二次污染。
c.脱硫装置充分利用原除尘系统空地，不破坏原有除尘系统，并能进一步提高水膜除尘器的除尘效率。
d.可充分利用生产废液，以废治废，降低运行成本。
e.建设周期短，基本不影响正常生产。
三、技术经济效益分析
现以某工程二台35t/h燃煤链条锅炉为例，进行烟气脱硫改造前后的比较。
燃煤应用基硫份为1%，锅炉耗煤量240t/d，热态烟气量340×104m3/d，年运行时间300天。
a.主要技术指标
估计脱硫率≥80%
30%NaOH消耗量6.6kg/104m3烟气
碱性废水耗量0.5t/104m3烟气
压缩空气耗量22.5m3/104m3烟气
电耗5.7kwh/104m3烟气
b.经济效益分析
电价0.5元/度
30%NaOH价格400元/吨
排污收费标准1.4元/公斤二氧化硫
设备折旧年限20年
改造工程投资估算120万元
综合成本5.97元/104m3烟气
66.76万元/年
二氧化硫年排放量1128.6吨（脱硫前）
237.6吨（脱硫后）
二氧化硫年排污收费额158.00万元（脱硫前）
33.26万元（脱硫后）
投资回收年限2.1年
SO2和由它形成的酸雨对人类和社会的危害是无法计算的。
1．SO2对人体健康的危害
SO2是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于人体的体液和其他黏性液中，长期的影响会导致多种疾病，如：
上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺气肿等，危害人类健康。
SO2在氧化剂、光的作用下，会生成使人致病、甚至增加病人死亡率的硫酸盐气溶胶，据有关研究表明，当硫酸盐年浓度在10μg/m3左右时，每减少10%的浓度能使死亡率降低0.5%；
2.SO2对植物的危害
研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。
据1983年对我国13个省市25个工厂企业的统计，因SO2造成的受害面积达2.33万公顷，粮食减少1.85万吨，蔬菜减少500吨，危害相当严重。
3.SO2对金属的腐蚀
大气中的SO2对金属的腐蚀主要是对钢结构的腐蚀。
据统计，发达国家每年因金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%～4%。
由于金属腐蚀造成的直接损失远大于水灾、风灾、火灾、地震造成损失的总和。
且金属腐蚀直接威胁到工业设施、生活设施和交通设施的安全。
4.对生态环境的影响
SO2形成的酸雨和酸雾危害也是相当的大，主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀。
同时，长期的酸雨作用还将对土壤和水质产生不可估量的损失。
我国现行的《火电厂大气污染物排放标准》制定实施时间为2004年1月1日。
但新标准编制组在基于“当前火电行业大气污染物排放总量居高不下，氮氧化物的污染问题尚未得到有效控制，火电厂大气污染排放控制技术不断成熟”三个判断的基础上，认为现行标准已不适应当前和今后的形势，需要进行重新修订，并确定了两个主要修订原则：
提高排放控制要求，控制火电氮氧化物排放。
2007年，我国火电二氧化硫、烟尘、氮氧化物的排放量分别为1259万吨、297万吨、840万吨。
而要达到中等发达国家的经济水平，全国平均每人最低需要1个千瓦的装机容量，有专家预计，到2015年和2020年，我国火电装机容量将分别达到10亿千瓦和12亿千瓦。
新标准编制组据此测算，按照目前的排放控制水平，到2010年，火电排放的氮氧化物、二氧化硫、烟尘将分别达到1038万吨、881万吨、384万吨以上；到2015年，将分别达到1310万吨、1049万吨、544万吨以上。
经过近几年的发展，脱硫装置的运行经验、管理经验都比较成熟。
在脱硝上，近年来，新建大型燃煤机组均按要求同步采用了低氮燃烧方式，并在环境敏感地区开始建设烟气脱硝装置。
截至2008年底，全国约有200多台（套）火电机组安装了烟气脱硝装置。
在除尘上，近年来电力行业大力推行电除尘技术，目前生产的电除尘器技术水平已接近国际先进水平，已能满足各种容量的火电机组需要，并开始向国外出口。
新标准编制组据此认为，控制技术的不断成熟，为提高火电厂大气污染物排放控制要求提供了技术支撑。
新标准规定，第三时段、新建、改建和扩建的火电锅炉执行每立方米200毫克的排放浓度限值，属资源综合利用的煤矸石火电锅炉执行每立方米400毫克的排放浓度限值。
而在现行标准中，新建、改建和扩建的火电锅炉执行的是每立方米400毫克的排放浓度限值，属资源综合利用的煤矸石火电锅炉执行每立方米800毫克的排放浓度限值。
两相比较，新标准更趋严格。
编制说明还将本次发布的新标准与欧盟、美国、日本的排放限值进行了比较，认为即使这个更为严格的标准，仍比这些国家宽松。
但有专家指出，我国目前仍是发展中国家，发展仍是当前的主要目标，在环保标准制定上，不宜盲目攀比发达国家水平。
对于第二时段即2004年后审批的电厂，新标准要求到2010年1月1日，所有火电机组执行每立方米400毫克的排放浓度限值。
位于西部非两控区的燃用特低硫煤的坑口电厂仍执行每立方米1200毫克排放浓度限值。
以煤矸石为主要燃料的资源综合利用火力发电锅炉执行每立方米800毫克排放浓度限值。
到2015年1月1日，不再区分电厂位置，对已安装烟气脱硫装置的火电锅炉，加强运行管理，优化运行，执行每立方米200毫克的排放浓度限值。
测专业施工方案概述 73
第五章 资源配置计划 77
5.1 总包组织机构设置 77
5.2 施工队伍的资源要求 78
5.3 机械配置计划 79
第六章 工程技术管理 82
6.1 工程管理 82
第七章 工程质量管理 86
7.1 公司质量方针和目标 86
7.2 质量管理程序 86
7.3 质量保证措施 87
7.4 质量管理措施 92
7.5 施工过程质量控制 94
7.6 质量控制点计划 96
7.7 工程标识和追溯性管理 96
7.8 最终质量控制 97
7.9 创精品、创优质工程保证措施 98
第八章 安全生产、文明施工管理 102
8.1 安全、环境和职业健康管理 102
8.2 施工安全管理 102
8.3 文明施工措施 105
第九章 物资管理 105
9.1物资管理 105
第十章 成品保护措施 107
第十一章 服务 108
第一章 工程概况
1.1 编制依据
1.云南解化集团有限公司5～8#炉烟气脱硫改造招标技术文件
2.原电力部《火力发电厂施工组织设计导则》
3.电力建设施工及验收技术规范
4.火电施工质量检验及评定标准
5.钢结构工程施工及验收规范GB50205-95
6.电力建设消除施工质量通病守则
7.电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）
8.电力建设安全健康与环境管理工作规定（2002-01-21实施）
9.主要规范和和标准
GB50194-93 《建筑工程施工现场供用电安全规范》
JGJ33-86 《建筑机械使用安全技术规程》
JGJ46-88 《施工现场临时用电安全技术规范》
JGJ65-89 《液压滑动模板施工安全技术规程》
JGJ80-91 《建筑施工高处作业安全技术规程》
JGJ88-92 《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》
JGJ59-99 《建筑施工安全检查标准》
GB50205-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50209-2002 《建筑地面工程施工及验收规范》
GB50212.T-91 《建筑防腐蚀工程施工及验收规范及条文说明》
GB50231-98 《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
GB50235-97 《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50236-98 《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》
GBJ243-82 《通风与空调工程施工及验收规范》
GB50254-1996 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》
GB50263-97 《气体灭火系统施工及验收规范》
GB50270-98 《连续输送设备安装工程施工及验收规范》
GB50275-98 《压缩机风机泵安装工程施工及验收规范》
GBJ149-90 《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》
DL5017-93 《压力钢管制造安装及验收规范》
《火力发电厂基本建设工程启动及施工验收规程》
《火电机组达标投产考核标准》（2001年版）
1.2 厂址概况
1.厂址概况
云南解化集团有限公司位地处滇南交通重镇开远市，位于云南省红河哈尼族彝族自治州中部，东与文山州毗邻，南与蒙自县，个旧市接壤，西连建水县，北与弥勒县隔江相望。
该市地处滇中湖高原南部，以高原地形为主，有断陷盆地，岩熔山区，中山峡谷，低山丘陵和冲积扇形等5种主要类型。
山脉多南北走向。
开远坝子属小型陷落河谷盆地，地势一般南高北低，解化就位于开远坝子北侧，泸江之畔，距开远市中心2公里，解化集团有专线与昆河铁路接轨，出厂道路与325国道相连，交通十分便利。
本装置建设系解化集团公司自备电站，桩机工程已经完成。
2.工程概述
云南解化集团有限公司5#～8#锅炉尾部烟气脱硫改造工程，选用自主开发的专利技术，结合云南解化集团有限公司的具体条件，采用最先进，最优化设计方法。
本设计根据云南解化集团有限公司的现场情况，将一台75t/h（5#炉）和三台130t/h锅炉（6#炉，7#炉，8#炉）烟气合进一塔，烟气经脱硫塔，烟气再热后回原5#，6#，7#和8#烟道进烟囱放空；脱硫系统合用原硫铵厂房副产物处理系统，系统无废水排出，所有冲洗水都收集后返回系统利用。
我公司为本工程准备了一个备选方案：
烟气通过脱硫后，直接在塔上排放，即湿烟囱排放，在本规范书后呈述。
本工程计划于2008年6月份投产。
承包商在脱硫岛EPC范围内提供整套完整氨法全烟气脱硫工艺装置，包括以下部分：
— 烟气及烟气再热系统（湿烟囱直接排放方案没有烟气再热器）
— 二氧化硫吸收系统
副产硫铵及贮存系统
液氨贮存及供应系统
— 工艺水供应系统
— 脱硫岛范围内的钢结构、楼梯和平台
— 防腐、保温和油漆
— 检修起吊设施
— 热控及I&C
— 电气、照明系统
— 采暖、通风、除尘
— 给排水系统
— 消防
— 土建工程
— 安装工程
— 设计
— 技术服务
— 调试、试车、验收等交钥匙工程内容
1.3 工艺部分
1.脱硫总体技术要求
◆SO2脱除效率：
≥95%
◆SO2排放浓度：
≤150mg/Nm3（干态）
◆烟尘排放浓度：
≤100mg/Nm3（干态）
◆烟气排放温度：
≥80℃
◆ 系统阻力：
≤1500Pa（从烟气水平进入脱硫塔至烟气再热器计算）
◆漏风率：
≤3%
◆装置开工率：
≥95%
◆设计条件下年可运行时间：
≥8000小时
◆脱硫塔主体设备使用寿命≥15年
2.工艺概述
本技术方案主要流程参见工艺流程图。
（详图见附图册）
烟气再热流程图
C烟气加热，蒸发部分水分形成固含量3%－5%的硫酸铵浆液，去结晶，并进入硫铵厂房。
从原烟道来的烟气，进入脱硫塔中部浓缩段，经洗涤、降温后进入吸收段；在吸收段用氨和循环液吸收烟气中的SO2生产亚硫酸铵；脱硫后的烟气进入除雾段，除雾后使烟气中含水雾量小于75mg/m3；除雾后的烟气经烟气加热器升温至80℃左右进入烟囱排放；吸收下来的液体（亚硫酸铵）进入氧化段进一步氧化成硫铵溶液，通过二级循环泵进入浓缩段，被138
固含量3%－5%硫酸铵浆液经过旋流器等进一步浓缩，形成固含量20%-40%的硫酸铵浆液；固含量20%-40%的硫酸铵浆液流入过滤离心机分离，得到固体硫铵，母液大部分返回吸收系统；固体硫铵进入流化喷雾干燥机干燥；干燥后硫铵进入料仓和包装机包装，包装后即可得到商品硫铵。
为控制系统中的氯离子，抽取一定量的过滤母液直接喷入流化喷雾干燥机干燥。
当烟气中尘含量在200mg/Nm3，副产品的硫铵品质只能达到国家标准（GB535-1988）合格品要求。
当烟气中尘量低于59mg/Nm3时，副产品的硫铵品质能达到国家标准（GB535-1995）一级品要求。
系统中除脱硫塔补充用水外，其余主要用于冲洗（除雾层、浓缩段管道、泵前管道等）。
冲洗后的水汇集用于补充用水。
脱硫不能投用时，烟气从旁路进烟囱排放。
硫酸铵国家标准GB535－1995
项目 工业品 农业品
一等品 合格品
第二章 施工综合进度
2.1 工程开竣工日期
本工程的开工日以吸收塔基础土方开挖为标志,计划开工日为2008年1月5日，临时移交生产日期为2008年6月5日，合计总工期为150天。
要确保本工程的工期准点，设备、材料、图纸资料保证及时是基础，还需要各有关单位给予密切配合，为工程建设创造一个良好的环境，确保工程按期投产。
2.2 主要进度计划
1．设计进度计划
a.土建部份：
槽罐基础、泵基础、空压机厂房施工图：
2007年12月30日；
烟道及管支架基础等：
2008年01月30日。
b.工艺设备部份：
非标设备制造图：
2007年12月30日；
脱硫塔壳体图：
2007年12月10日；
脱硫塔内件支撑件图：
2007年12月25日；
脱硫塔内件图：
2008年01月10日；
脱硫塔楼梯平台图：
2007年12月30日；
烟道施工图：
2007年12月30日；
工艺配管图：
2008年01月10日。
c.电气仪表部份：
电气施工图：
2007年12月30日；
仪表施工图：
2008年01月30日。
d.其它部份：
消防、给排水、暖通等施工图：
2008年01月30日。
2．设备采购进度计划
动设备：
2007年10月30日；
静设备：
2007年11月30日；
电气设备：
2007年12月30日；
仪表设备：
2008年01月30日。
3．施工进度计划：
150天 2008年01月05日--2008年06月05日；
a.土建工程：
135天 2008年01月05日--2008年05月20日；
塔基础：
15天 2008年01月05日--2008年01月20日；
原硫铵厂房基础：
20天 2008年01月30日—2008年02月20日；
压缩厂房工程：
30天 2008年03月06日—2008年04月06日；
循环槽基础工程：
15天 2008年03月16日—2008年04月01日；
工艺水槽基础工程：
8天 2008年03月16日—2008年03月24日；
氨罐基础工程：
8天 2008年03月16日—2008年03月24日；
泵基础工程：
20天 2008年03月26日—2008年04月14日；
管支架基础工程：
16天 2008年04月09日—2008年04月25日；
现场平整及道路：
20天 2008年05月01日—2008年05月20日。
b.钢结构工程：
120天 2008年01月20日—2008年05月20日；
脱硫塔现场制作组对：
75天 2008年02月01日—2008年04月15日；
脱硫塔内防腐：
25天 2008年04月17日—2008年05月12日；
脱硫塔内件安装：
20天 2008年05月13日—2008年06月05日；
烟道制作与安装：
45天 2008年03月02日—2008年04月15日；
工艺水槽及氨罐槽制安：
25天 2008年04月05日—2008年04月30日。
c.设备安装工程：
80天 2008年03月01日—2008年05月19日；
原硫铵厂房设备安装：
25天 2008年03月01日—2008年03月25日；
压缩机厂房设备安装：
15天 2008年03月16日—2008年04月30日；
泵类设备安装：
20天 2008年04月30日—2008年05月19日。
d.管道制作安装：
80天 2008年03月01日—2008年05月20日
原硫铵厂房管道安装：
16天 2008年03月01日—2008年03月16日；
罐区管道安装：
30天 2008年04月20日—2008年05月20日。
e.电气仪表安装：
30天 2008年04月20日—2008年05月20日。
f.三查四定：
5天 2008年05月20日—2008年05月25日。
h.系统运行：
8天 2008年05月25日—2008年06月03日。
g.中交验收 2天 2008年06月04日—2008年06月05日。
2.2 工期保证措施
1.确保准点开工
a.早介入、早准备，积极做好前期技术准备工作。
根据本工程的工期特点，组织项目管理部，快速高质量的选择施工队伍。
b.积极开动脑筋，想方设法做好开工前的临建，为施工人员及时、准点进场提供条件。
c.做好开工前的资源进场。
组织管理人员、施工队伍、施工机具快速进场，以
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