1 引言

我國過度依(yi)賴煤(mei)炭(tan),造成SO2大(da)量排放,SO2形成的(de)酸雨嚴重污(wu)染環(huan)境(jing),危害農(nong)作(zuo)物生長和土壤(rang)環(huan)境(jing)。煙氣脫硫（FGD）是目前國際上普遍采用的(de)一種有效消減SO2排放量的(de)技(ji)術。

世界(jie)各國已開(kai)發(fa)比較成熟的脫(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術達(da)上(shang)百種,但真(zhen)正(zheng)進行工(gong)業(ye)應用(yong)的僅為有(you)限(xian)的十幾種,其中濕法(fa)脫(tuo)(tuo)硫(liu)工(gong)藝(yi)應用(yong)最廣(guang),占(zhan)(zhan)世界(jie)脫(tuo)(tuo)硫(liu)總裝機(ji)容(rong)量的85%左右［1］。常見(jian)的濕法(fa)煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術有(you)石(shi)灰石(shi)—石(shi)膏法(fa)、雙堿(jian)法(fa)、碳酸鈉法(fa)、氨(an)法(fa)、氧化(hua)鎂法(fa)等(deng)［2］。濕式氨(an)法(fa)脫(tuo)(tuo)硫(liu)盡管目前市場占(zhan)(zhan)有(you)份額(e)不(bu)多(duo),但由于(yu)其是真(zhen)正(zheng)可實現循環(huan)經濟(ji)的綠色脫(tuo)(tuo)硫(liu)工(gong)藝(yi),正(zheng)越來越受(shou)到重(zhong)視(shi)［3］。

2 工藝介紹

濕式氨(an)法(fa)脫(tuo)硫工(gong)(gong)(gong)藝最早是由德國克盧伯（Krupp Koppers）公司于20世(shi)紀70年(nian)代(dai)開發的(de)Walther工(gong)(gong)(gong)藝,80年(nian)代(dai)初(chu)得(de)到(dao)一定的(de)應用(yong),其中一套裝(zhuang)置處理(li)煙氣量(liang)為750 000m3/h。氨(an)法(fa)脫(tuo)硫工(gong)(gong)(gong)藝起初(chu)主要應用(yong)于化(hua)工(gong)(gong)(gong)行(xing)業(ye),并沒在電力行(xing)業(ye)得(de)到(dao)廣泛應用(yong)。隨著合成(cheng)氨(an)工(gong)(gong)(gong)業(ye)的(de)不斷發展以及經各(ge)國多年(nian)研究使得(de)原有氣溶膠問題(ti)得(de)到(dao)改進,進入20世(shi)紀90年(nian)代(dai)后(hou)氨(an)法(fa)脫(tuo)硫逐(zhu)步得(de)到(dao)工(gong)(gong)(gong)業(ye)推廣使用(yong)。

我國從20世紀50年代起,開始了硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)行業氨(an)法(fa)脫硫(liu)(liu)(liu)技術的(de)(de)研究。1956年我國建立第一套氨(an)法(fa)回收硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)廠尾(wei)氣(qi)(qi)中SO2的(de)(de)工業規(gui)模裝置,用(yong)氨(an)吸(xi)收SO2后(hou)形成亞(ya)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)銨(an)-亞(ya)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)氫銨(an)溶(rong)液(ye)［4］。隨后(hou),我國上(shang)(shang)海(hai)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)廠、上(shang)(shang)海(hai)吳涇化工廠等近百(bai)套硫(liu)(liu)(liu)鐵(tie)礦制(zhi)酸(suan)裝置都采用(yong)氨(an)法(fa)脫除尾(wei)氣(qi)(qi)中SO2,至今(jin)仍然采用(yong)此法(fa)進行尾(wei)氣(qi)(qi)處(chu)理。

氨(an)法(fa)脫(tuo)硫(liu)原理(li)是溶解于水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)氨(an)和(he)煙(yan)氣接觸時,與(yu)其中(zhong)(zhong)的(de)SO2發生反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)銨(an),亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)銨(an)進(jin)一步(bu)與(yu)煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的(de)SO2反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)氫銨(an),亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)氫銨(an)再與(yu)氨(an)水(shui)(shui)(shui)反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)銨(an),通過(guo)亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)氫銨(an)與(yu)亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)銨(an)不斷的(de)循環,以及(ji)連(lian)續補充的(de)氨(an)水(shui)(shui)(shui),不斷脫(tuo)除煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的(de)SO2,化學反(fan)(fan)應(ying)式如下(xia)：

2NH₃+H₂O+SO₂= (NH₄)₂ SO₃,

(NH₄)₂ SO₃+H₂O+SO₂=2(NH₄ )HSO₃,

(NH₄)HSO₃+NH₄OH=(NH₄)₂ SO₃+H₂O。

目前國(guo)內成功(gong)應用的濕式氨法(fa)脫(tuo)硫裝置一般是從硫酸尾氣治理中發(fa)展(zhan)來的。以(yi)氨法(fa)為主的脫(tuo)硫公(gong)司有上海(hai)(hai)申(shen)川(chuan)、江蘇(su)新(xin)世紀(ji)江南(nan)、上海(hai)(hai)弗卡斯(si)等,各(ge)家公(gong)司基本上圍繞(rao)如何更好地(di)控(kong)制(zhi)硫銨(an)(an)氣溶膠的生成和(he)逃逸,亞硫酸銨(an)(an)氧化(hua)(hua)和(he)硫銨(an)(an)結晶等難點,對氨法(fa)脫(tuo)硫體(ti)系進行相應改(gai)良優化(hua)(hua),形成具(ju)有各(ge)自特色的氨法(fa)脫(tuo)硫技(ji)術。

3 氨法脫硫適用性研究

3.1 主要設計參數(shu)

某300MW煙氣脫(tuo)硫(liu)工(gong)程項目,脫(tuo)硫(liu)塔的(de)(de)煙氣處(chu)理量為(wei)(wei)1 137 045 Nm3/h,處(chu)理前(qian)煙氣溫度(du)為(wei)(wei)130~160℃,SO2的(de)(de)濃度(du)為(wei)(wei)2 830mg/Nm3,SO3的(de)(de)濃度(du)為(wei)(wei)39mg/Nm3,含水(shui)率(lv)6.6%,煙塵(chen)濃度(du)197mg/Nm3,脫(tuo)硫(liu)效(xiao)率(lv)不低于(yu)94%,SO2排(pai)放濃度(du)小于(yu)200mg/Nm3。

3.2 工藝技術

這(zhe)里選用單塔(ta)氨(an)法脫硫(liu)(liu)工(gong)藝(yi)。具體工(gong)藝(yi)流程是：鍋爐出口原(yuan)煙(yan)(yan)氣經電除(chu)塵器(qi)除(chu)去(qu)99%以上的(de)(de)煙(yan)(yan)塵后(hou),從吸(xi)收塔(ta)中部(bu)進(jin)(jin)入(ru)吸(xi)收塔(ta)；吸(xi)收液(ye)由循環泵打(da)入(ru)噴淋管道(dao),經噴嘴噴淋而下,霧(wu)化(hua)(hua)狀(zhuang)的(de)(de)吸(xi)收液(ye)與煙(yan)(yan)氣逆流充分(fen)(fen)(fen)撞(zhuang)擊,混合(he)接觸(chu)反應生成亞硫(liu)(liu)酸銨(an)；塔(ta)頂(ding)部(bu)的(de)(de)二級除(chu)霧(wu)器(qi)去(qu)除(chu)脫硫(liu)(liu)凈(jing)化(hua)(hua)后(hou)煙(yan)(yan)氣夾帶的(de)(de)絕大部(bu)分(fen)(fen)(fen)霧(wu)滴,使其霧(wu)滴含(han)量(liang)＜75mg/Nm3,凈(jing)化(hua)(hua)后(hou)煙(yan)(yan)氣由煙(yan)(yan)囪排出；脫硫(liu)(liu)產物亞硫(liu)(liu)酸銨(an)在吸(xi)收塔(ta)底部(bu)被氧化(hua)(hua)風機(ji)鼓入(ru)的(de)(de)空氣氧化(hua)(hua)成硫(liu)(liu)銨(an)；料液(ye)取出泵將35%的(de)(de)硫(liu)(liu)氨(an)溶液(ye)從脫硫(liu)(liu)塔(ta)取出后(hou)打(da)入(ru)母液(ye)箱,再(zai)進(jin)(jin)入(ru)蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶器(qi)；蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶器(qi)設(she)置有抽真空系統,硫(liu)(liu)銨(an)溶液(ye)在其中70℃左右就(jiu)達到沸點(dian),比(bi)正常蒸(zheng)(zheng)發下降(jiang)了40℃,大大降(jiang)低了蒸(zheng)(zheng)汽用量(liang)；蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶器(qi)出口含(han)固量(liang)為30%的(de)(de)硫(liu)(liu)酸銨(an)料漿,經離心機(ji)進(jin)(jin)一步分(fen)(fen)(fen)離,干燥機(ji)造粒,就(jiu)得到含(han)水率低于3%純(chun)度較高的(de)(de)硫(liu)(liu)酸銨(an)產品。

石(shi)灰(hui)石(shi)—石(shi)膏(gao)法(fa)工藝是(shi)將(jiang)磨(mo)成(cheng)(cheng)粉(fen)狀的(de)(de)石(shi)灰(hui)石(shi)與水(shui)混合(he),攪(jiao)拌制成(cheng)(cheng)30%的(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)漿液(ye),不斷補充到吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)內(nei)；經升壓風機(ji)增壓的(de)(de)原(yuan)煙氣(qi)流經煙氣(qi)換(huan)熱(re)器(GGH)后溫(wen)(wen)度(du)(du)降至(zhi)(zhi)100℃,隨即進入(ru)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)；循(xun)環漿液(ye)通(tong)過循(xun)環泵向(xiang)(xiang)上(shang)輸送,由(you)噴漿層(ceng)內(nei)設置(zhi)的(de)(de)噴嘴噴射(she)到吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)中,煙氣(qi)在塔(ta)(ta)(ta)內(nei)向(xiang)(xiang)上(shang)流動(dong)(dong)且被(bei)向(xiang)(xiang)下(xia)流動(dong)(dong)的(de)(de)循(xun)環漿液(ye)以逆(ni)流方式洗滌,氣(qi)體和(he)(he)液(ye)體得以充分接觸以便(bian)脫除(chu)(chu)(chu)SO2、SO3、HCl和(he)(he)HF,同(tong)時生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)CaSO3在吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)底(di)部與鼓(gu)入(ru)的(de)(de)氧化(hua)空氣(qi)發生(sheng)(sheng)化(hua)學反(fan)應,最終生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)石(shi)膏(gao)；吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)底(di)部的(de)(de)石(shi)膏(gao)漿液(ye)先(xian)在水(shui)力旋流分離器中稠化(hua)至(zhi)(zhi)含(han)固量約為40%,然(ran)后排出(chu)反(fan)應塔(ta)(ta)(ta),經帶式真(zhen)空過濾(lv)機(ji)過濾(lv),脫除(chu)(chu)(chu)大部分水(shui)得到含(han)水(shui)量小于10%的(de)(de)石(shi)膏(gao)；脫硫(liu)后的(de)(de)凈(jing)煙氣(qi)經兩(liang)級(ji)除(chu)(chu)(chu)霧(wu)器去除(chu)(chu)(chu)水(shui),再返回至(zhi)(zhi)GGH進行(xing)加熱(re),溫(wen)(wen)度(du)(du)由(you)50℃升至(zhi)(zhi)80℃以上(shang),通(tong)過煙道進入(ru)煙囪排向(xiang)(xiang)大氣(qi)。

這兩種脫硫技術由于吸收劑和反應產物粘度大,均存在腐蝕和堵塞現象,這也是濕法脫硫的“詬病”,因此對設備材質要求高。表1是它們的主要工藝技術指標,相比較而言,石灰石—石膏法工藝成熟,設備國產化程度和系統利用率高,而氨法脫硫工藝脫硫效率高,而且脫硫過程中形成的亞硫銨對NOx具有還原作用,可同時脫除氮氧化物。石灰石—石膏法缺點是占地面積相對較大,幾乎是氨法的兩倍；脫硫塔阻力大,需要增壓風機,漿液循環量大,耗電量較高；不能很好地脫除SO3和NOX等污染物。氨法存在的主要問題是排出煙氣中的氨生成亞硫酸銨、硫酸銨和氯化銨等難以除去的氣溶膠,造成氨損失和煙霧排放；硫銨結晶過程能耗大,加熱器材質要求較高。

3.3 經濟(ji)技術

從表2所示的(de)(de)(de)具體經濟(ji)(ji)技(ji)術指標來看,石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)—石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法所用的(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)價(jia)格低廉,而(er)氨(an)法脫硫(liu)的(de)(de)(de)吸收劑氨(an)的(de)(de)(de)費(fei)用較(jiao)高(gao)(gao),占運行成本的(de)(de)(de)比重較(jiao)大。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)是(shi),隨(sui)著(zhu)工藝(yi)和設備國產化程度(du)的(de)(de)(de)不斷(duan)提高(gao)(gao),石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)—石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法平(ping)均(jun)單位造價(jia)已由20世(shi)紀80年代引進(jin)國外技(ji)術時的(de)(de)(de)1 200元/kW［5］,降到了現(xian)在的(de)(de)(de)100元/kW,甚(shen)至更(geng)(geng)低,這使(shi)其(qi)運行費(fei)用主要集中在電(dian)耗上。氨(an)法脫硫(liu)成本較(jiao)高(gao)(gao),但脫硫(liu)副產品的(de)(de)(de)銷售收入可(ke)以抵消大部分,使(shi)其(qi)發電(dian)成本低于石(shi)(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)(shi)—石(shi)(shi)(shi)(shi)膏法,可(ke)以預測當(dang)煙氣中硫(liu)含(han)量更(geng)(geng)高(gao)(gao)時,項目完全有可(ke)能實現(xian)盈利(li)。也就是(shi)說(shuo)氨(an)法脫硫(liu)經濟(ji)(ji)效益隨(sui)煙氣中的(de)(de)(de)SO2含(han)量的(de)(de)(de)增加而(er)更(geng)(geng)佳,尤其(qi)適合中高(gao)(gao)硫(liu)煤。

3.4 環境(jing)特性

氨法對環(huan)境適應性廣,其副產物(wu)主要(yao)是化(hua)肥(fei)(fei),且在工藝過程中無廢水和廢渣排放,實現(xian)資源(yuan)良(liang)性循環(huan)利用,將我國煙(yan)氣脫硫工業與化(hua)肥(fei)(fei)工業密切相(xiang)結合,使(shi)得脫硫劑NH3來自(zi)于化(hua)肥(fei)(fei)工業,又回到化(hua)肥(fei)(fei)工業,火電廠的能源(yuan)環(huan)保可(ke)形成一(yi)個(ge)自(zi)負(fu)盈(ying)虧的化(hua)肥(fei)(fei)產業［6］。

石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)—石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)法暴露出的(de)(de)(de)環保(bao)問題(ti)較(jiao)(jiao)多(duo),首先在脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)過程中(zhong)會產(chan)生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)CO2,在大(da)氣層中(zhong)超(chao)量(liang)沉積(ji),將加劇溫室(shi)效應,導致全球氣候變(bian)暖(nuan),這與(yu)我國(guo)(guo)將建設(she)低(di)碳社會的(de)(de)(de)戰(zhan)略目(mu)標(biao)相背離(li)(li)。其次脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)最(zui)終產(chan)物(wu)主(zhu)要(yao)是石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao),其綜合利用存在著(zhu)多(duo)方面的(de)(de)(de)制約(yue)。目(mu)前脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)主(zhu)要(yao)應用于(yu)水泥(ni)緩(huan)沖劑,但(dan)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)中(zhong)尚含有10%的(de)(de)(de)附著(zhu)水,由于(yu)水泥(ni)廠的(de)(de)(de)生產(chan)設(she)備(bei)如料倉、輸送(song)設(she)備(bei)及計(ji)量(liang)設(she)備(bei)等都(dou)是為天然石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)設(she)計(ji)的(de)(de)(de),換成脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)時,易出現膨(peng)料、下料不(bu)暢等問題(ti),從而造成設(she)備(bei)堵塞(sai)。據(ju)統計(ji)目(mu)前我國(guo)(guo)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)的(de)(de)(de)利用率(lv)不(bu)超(chao)過10%,其他大(da)部分(fen)拋棄處(chu)置(zhi),不(bu)僅占用了(le)大(da)量(liang)土地,也對環境(jing)存在極大(da)的(de)(de)(de)威脅。如果要(yao)使脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)可以利用則(ze)需增加投入(ru)比(bi)拋棄處(chu)置(zhi)高約(yue)30%的(de)(de)(de)建設(she)費用,而我國(guo)(guo)天然石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)資(zi)源豐富(fu),市場價格不(bu)高,因此脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)不(bu)具備(bei)競爭(zheng)優勢。脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)工藝過程中(zhong)還產(chan)生了(le)一定量(liang)呈(cheng)弱(ruo)酸性的(de)(de)(de)廢(fei)水,pH值(zhi)為5.0~6.0,廢(fei)水水質(zhi)比(bi)較(jiao)(jiao)特殊含有石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、亞硫(liu)(liu)(liu)酸鈣(gai)、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)及煤中(zhong)的(de)(de)(de)鹵素和重(zhong)金(jin)屬等,其中(zhong)部分(fen)重(zhong)金(jin)屬離(li)(li)子是國(guo)(guo)家環保(bao)標(biao)準(zhun)中(zhong)要(yao)求控制的(de)(de)(de)第(di)一類污染(ran)物(wu),處(chu)理難(nan)度較(jiao)(jiao)大(da)［7］。

4 結語

我(wo)(wo)國合(he)成(cheng)氨產量位居世界(jie)第(di)一,分布(bu)面廣,氨源豐沛,同時又是(shi)世界(jie)氮肥(fei)第(di)一大(da)(da)國,土壤嚴(yan)重缺(que)硫(liu),硫(liu)銨(an)具有較大(da)(da)的市場潛力,因此氨法脫(tuo)硫(liu)技術符(fu)合(he)我(wo)(wo)國“缺(que)硫(liu)不缺(que)膏(gao)”的國情,相(xiang)當適合(he)我(wo)(wo)國脫(tuo)硫(liu)行業應用。盡管(guan)現(xian)階段濕式(shi)氨法脫(tuo)硫(liu)工藝技術不夠完善成(cheng)熟,但隨著科(ke)技的發展(zhan),相(xiang)信技術難(nan)點會一一得到解決(jue),作為環境友好型工藝其發展(zhan)前景將越來越廣闊。

參考文獻：

［1］ 李俊華,陳建軍,郝吉明.控制大氣污染化工技術的研究進展［J］.化工進展,2005,24(7):703~709.

［2］ 郝吉(ji)明,馬廣大.大氣污染控(kong)制工程［M］.北京：高(gao)等教育出版社,2002.

［3］ 葛能強,邵永(yong)春.濕式氨法脫(tuo)硫工藝及應用［J］.硫酸工業,2006(6):10~15.

［4］ 繆(mou)天成.我國治理SO2污染的歷程和建(jian)議［J］.硫(liu)酸工(gong)業(ye),2000(1):1~9.

［5］ 趙鵬(peng)高(gao).我國燃煤(mei)電(dian)廠煙(yan)氣脫硫(liu)技(ji)術(shu)與(yu)設備(bei)國產化進展、問題及建議［J］.電(dian)力環境保護,2004,20(2): 1~2,10.

［6］ 肖文德,袁渭康.潔凈(jing)煤技術(shu)的(de)新發展——一種火電廠SO2的(de)資源化技術(shu)［J］.中國工程科(ke)學,2000,2(5):77~83.

［7］ 張淑芳.電廠石(shi)灰石(shi)——石(shi)膏法(fa)(fa)濕法(fa)(fa)煙氣脫(tuo)硫廢水處理［J］.能源環境保護,2009,23(3): 34~35,50.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章