氨法石灰石石膏法干法脱硫专项方案比选.doc

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）为吸取剂，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粉喷入吸取塔，同步喷入调温增湿水，在反映塔内吸取剂与烟气混合接触，发生强烈物理化学反映，一方面与烟气中SO2反映生成亚硫酸钙；另一方面烟气冷却，吸取剂水分蒸发干燥，达到脱除SO2目，同步获得固体分装脱硫副产物。原则性工艺流程见下图。

半干法烟气脱硫工艺示意图
整套脱硫系统包括：预除尘系统，脱硫系统，脱硫后除尘系统，吸取剂供应系统，灰再循环系统，灰外排系统，工艺水系统及其她公用系统。
当前半干法应用案例较成功重要是福建龙净环保公司研发DSC-M干式超净工艺，在广州石化有应用业绩。重要烟气脱硫机理为：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，与加入吸取剂、循环灰及水发生反映，除去烟气中SO2等气体。烟气中夹带吸取剂和脱硫灰，在通过脱硫吸取塔下部文丘里管时，受到气流加速而悬浮起来，形成激烈湍动状态，使颗粒与烟气之间具备很大相对滑落速度，颗粒反映界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间传热、传质。同步为了达到最佳反映温度，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。重要化学反映式为：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+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生石灰作为吸取剂，在岛内直接消化成消石灰，脱硫副产物为干态，整个系统无废水产生，不必配套污水解决设施。缺陷是脱硫剂成本高、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取剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸取浆液。当采用石灰为吸取剂时，石灰粉经消化解决后加水搅拌制成吸取浆。在吸取塔内，吸取浆液与烟气接触混合，烟气中SO2与浆液中碳酸钙以及鼓入氧化空气进行化学反映而被脱除，最后反映产物为石膏。脱硫后烟气经除雾器除去带出细小液滴，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。由于吸取浆液循环运用，脱硫吸取剂运用率高。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、生石灰或消石灰乳浊液为吸取剂吸取烟气中SO2，是当前世界上应用最广泛，技术最为成熟脱硫技术。该法技术适应性强，对煤种变化、负荷变化、脱硫率变化均具备较强适应性，运营可靠，脱硫效率高(≥95%)，运营费用相对较低，吸取剂石灰石价廉易得，脱硫副产物为石膏，可以综合运用也可以堆放。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，运营过程中会产生脱硫废水，设备较容易结垢等缺陷。
1.1.3 氨法烟气脱硫
氨法脱硫技术是运用液氨或氨水，吸取烟气中SO2，经氧化后生成硫酸铵。该法系统简朴，设备体积小，一次性投资低，脱硫效率高(＞95%)，此外还具备一定脱氮效果，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取塔，经洗涤降温、吸取SO2、除雾后进入超声波除尘装置，完毕对烟气中颗粒物控制、洗涤、捕集功能，保证脱硫塔出口烟气达到超低排放规定，净烟气回原烟囱排放。烟气中二氧化硫被吸取，形成亚硫酸铵溶液，经氧化、浓缩、结晶，得到一定固含量硫酸铵浆液。硫酸铵浆液输送至硫铵后解决系统，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
氨法脱硫脱硫剂具备挥发性和腐蚀性，液氨、气氨属于危险品，同步还存在氨逃逸问题。氨法脱硫核心问题在于脱硫产物回收运用。如果回收效率低，不但运营成本很高，电力公司难以承受而减少系统运营率，并且大量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，并且运营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
吸取剂
采用石灰石粉，来源广，成本低。
采用生石灰，生石灰纯度规定不不大于90%，并规定非常高活性（T60原则）。
高纯度氨水或者液氨、废氨水，运送不以便，危险性较高、运送及贮存过程管理要高危
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吸取剂)
100-130
450-600
2500-2800
单耗
(t吸取剂/tSO2)
1.78
(90%纯度石灰石粉)
1.56
(90%纯度石灰)
0.55
(纯液氨)
脱硫原料品质规定
品质有规定
品质规定高，随脱硫效
率提高原料消耗迅速
增长或运用率减少
品质有规定，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/t SO2
3
5
2.3
备注
石膏可运用
如果单级除尘，则和灰共同产出；亚硫酸钙含量高，难以运用
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
吸取塔
喷淋构造
循环流化床、高钙硫比
喷淋构造
氧化
强制氧化
无氧化
强制氧化
除尘设计
先后2 次除尘
先后2 次除尘
先后2 次除尘
吸取剂供应装置
粉仓、调浆
粉仓
密闭储存罐
后解决
石膏车间：旋流、皮带脱水、废水解决
除尘装置
旋流、离心脱水、废水解决、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
喷水对后续除尘影响
无
对布袋有影响，易糊袋、阻力明显上升
无
废水排放
含废水，需解决
无
含废水，需解决
风险
贯彻石膏长期去向、废水达标排放，有CO2排放
高活性生石灰稳定供应、脱硫灰长期去向、运营稳定性（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）
氨稳定供应、氨逃逸控制、煤含氯高时氯离子富
集、无等离子点火设施时油灰分离等
脱硫效率%
95%以上
普通稳定在80%
95%以上
吸取剂耗量
钙硫比（1.01-1.03，普通取1.03），可采用较低液气比。
脱硫效率不不大于90%时，需要进一步增长钙硫比为和喷水量、减少烟气趋近温差，同步将对下游设备，如除尘器、引风机等带来不利影响
氨硫比（2.02-2.06），可采用较小液气比
成熟度
国内有大量运营业绩，技术成熟、稳定。
技术比较成熟，但是国内410t/h以上锅炉运营业绩较少。
技术比较成熟，但是国内运营业绩较少。
适应性
不受煤种限制，可依照煤种变化灵活调节。
受煤种限制，烟气含硫量波动时，由于有大量循灰量，难以敏捷调节，运营不稳定。
不受煤种限制，受场地限制，由于氨法脱硫，氨容易逃逸，会导致二次污染，易影响周边居民居住环境。
能耗
系统阻力约1500Pa，能耗不大，普通为机组容量1%左右
系统阻力约Pa，能耗普通为机组容量0.5%-1%，脱硫效率不不大于80%时，为0.6%。当脱硫效率不不大于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。
脱硫副产物及运用
副产物为高纯度石膏，可以综合运用，应用价值高。
副产物为亚硫酸钙、脱硫渣难以解决，应用价值低。
需用蒸发结晶干燥系统，副产品重要成分为NH4SO4副产品解决后达不到商用原则；当前中华人民共和国硫氨肥产能已过饱和，并且产品极不稳定，易分解 导致二次污染。

运营事故

一次投资成本
投资成本较低
投资成本较石灰石石膏法高某些
投资成本约为石灰石石膏法120%
1.3运营成本比较
单台炉年运营8000h运营成本比较
序号
项目
单位
单价/ 元
年量(按年运营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
700
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
废水解决加药
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
运营费用总计

754
571
593
通过运营成本可以看出，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营成本分别节约了183万元和220万元，
1.4 比选成果
半干法脱硫在国内应用业绩相对少某些，成功业绩厂家重要是龙净环保公司；石灰石-石膏湿法脱硫技术成熟，脱硫效率高，应用广泛，运营稳定可靠。采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺技术是最成熟先进脱硫工艺技术、长期运营稳定可靠，脱硫效率较高，吸取剂来源广泛，价格低廉，副产品石膏运送储存以便，可运用，系统压损较小，能耗小，占地恰当，对于本工程布置以便灵活。
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营；运营中硫酸根离子浓度大，腐蚀问题严重，对于防腐设计比与石灰石－石膏法规定更高。
氨法脱硫副产物亚硫酸铵/硫酸铵及废水排放去向是氨法脱硫另一种大问题：a)如果不回收，排向水体，会对环境水体导致巨大污染，引起富营养化等问题。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。同步，如果副产物不回收，则运营成本太高，公司不也许承受；(b)如果将副产物制成氨肥，则投资成本大大增长（要建一种化肥厂），并且肥能否销售得出去也是一种未知数，毕竟市 场氨肥需求有限，氨法脱硫产生氨肥品质与普通市面上售氨肥差别也是一种问题，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。此外，氨法脱硫脱硫剂氨运送、贮存防泄漏均有一定规定，并且脱硫后净烟气中尚有8%～10%氨气逃逸，导致二次污染， 易导致居民抗议。因而，本次项目锅炉脱硫系统如果采用石灰石-石膏法，从投资和运营管理方面均有较大优势。综上，建议使用石灰石—石膏湿法脱硫工艺路线。