一、概述
工業鍋爐脫硫方法多種多樣,有已在火電廠、工業鍋爐中得到普遺應用的石灰石/石膏法煙氣脫硫技術,也有國內剛剛興起氨法脫硫技術,F已本工程脫硫項目為例,從方案可行、技術可靠、經濟可比的原則進行論證。
二、技術方案介紹
1.石灰石/石膏法工藝流程
石灰石/石膏法煙氣脫硫技術是一種發展最成熟、在全球范圍內廣泛應用(市場占有率90%)的煙氣脫硫技術。該工藝以石灰石漿液作為吸收劑,通過石灰石漿液在吸收塔內對煙氣進行洗滌, 發生反應,去除煙氣中的SO2,反應產生的亞硫酸鈣通過強制氧化生成含2 個結晶水的硫酸鈣(石膏),脫硫后的煙氣從煙囪排放。脫硫裝置工藝系統主要包括:煙氣系統、SO2 吸收系統、石灰石破碎及漿液制備系統、石膏脫水系統、工藝水及廢水處理系統。主要設備包括:煙氣擋板門、吸收塔、氧化風機、循環漿泵、真空皮帶脫水機等。
2.濕式氨/硫銨法工藝流程
氨法脫硫技術,除用氨水作洗滌劑以外,其運行方式與石灰石/石膏法相似。從引風機來的煙氣,進入脫硫塔濃縮結晶段,經過洗滌、降溫、增濕后進入上部吸收段;在吸收段,煙氣經氨水吸收液循環吸收SO2 生成亞硫酸銨;脫硫后的煙氣經除霧,使煙氣中水霧小于75 mg/m3,凈化、除霧后的煙氣經熱空氣及煙氣加熱器升溫至75℃左右送入煙囪排放。吸收劑氨與吸收液混合后進入吸收塔。吸收煙氣中SO2 形成的亞硫酸銨在吸收塔底部被鼓入的空氣氧化成硫酸銨溶液,硫酸銨在塔內結晶,含固漿液經過濾離心機分離得到固體硫酸銨,固體硫酸銨進入干燥器干燥后,進入料倉和包裝機,即可得到商品硫酸銨。母液回塔。氨法脫硫系統包括脫硫裝置和硫酸銨后續處理裝置。其中:脫硫裝置的主要設備有吸收塔、
煙道、擋板門、循環泵、氧化風機、氨水槽及氨水泵、工藝水箱及水泵,附屬管道、閥門及控制儀表等。硫酸銨處理裝置的主要設備有旋流器、離心機、干燥機、包裝機、附屬的管道、閥門及控制儀表等。
三、方案技術比較
1、方案比較的原則
方案技術比較按照處理煙氣量40萬Nm3/h,燃料含硫量1%,煙氣SO2含量1600 mg/Nm3,脫硫效率90%,機組年運行6800 h計算。經濟比較按照工藝水1.5元/t,電0.25元/kWh,蒸汽100元/t,石灰石80元/t,液氨2500元/t,脫硫副產品硫酸銨化肥600元/t.二水石膏50元/t計算。
2、方案技術參數匯總(見表1)
3、方案經濟比較(見表2)
4、兩種脫硫技術綜合評價 (見表3)
表1 技術參數比較
項目名稱 |
單位 |
石灰石/石膏法 |
濕式氨/硫銨法 |
每臺鍋爐燃煤量 |
t/h |
12.5 |
含硫量 |
% |
1 |
脫硫裝置入口煙氣參數 |
煙氣量 |
m3/h |
400000 |
濕基標態煙氣量 |
Nm3/h |
278500 |
煙氣so2含量 |
Mg/Nm3 |
1600 |
煙氣溫度 |
℃ |
120 |
含塵量 |
mg/Nm3 |
120 |
脫硫裝置出口煙氣參數 |
煙氣粉塵含量 |
mg/Nm3 |
<=50 |
煙氣SO:含量 |
mg/Nm3 |
<=120 |
煙氣溫度 |
℃ |
>=50 |
主要設計參數 |
脫硫效率 |
% |
>=90 |
>=95(氨法脫硫效率規定需要大于95%) |
每小時脫硫量S0: |
t/h |
0.45 |
脫
硫
塔 |
尺寸 |
m |
Φ6.2m,H25m |
Φ6.2m,H25m |
阻力 |
Pa |
<=1000 |
<=1000 |
運行壓力 |
Pa |
正壓 |
正壓 |
材質 |
|
碳鋼村玻璃鱗片 |
FRP |
工作方式 |
|
噴淋塔 |
脫
硫
劑 |
吸收劑 |
|
石灰石 |
氨水 |
摩爾比 |
mol/mol |
1.03 |
2 |
副產品 |
|
二水石膏 |
硫酸銨 |
設備國產化程度 |
% |
90 |
70 |
表2 經濟比較 (+:收入 -:支出)
序號 |
項目名稱 |
石灰石/石膏法 |
濕式氨/硫銨法 |
耗量 |
費用(萬元) |
耗量(t/a) |
成本(萬元) |
1 |
運行費用合計 |
電費(度/年) |
1.81x106 |
-45.2 |
1.19x106 |
-29.7 |
吸收劑成本(噸/年) |
5214 |
-41.7 |
1544 |
-386.1 |
副產品銷售(噸/年) |
8175 |
+45 |
6163 |
+369.8 |
工業水費(噸/年) |
90194 |
-13.5 |
82938 |
-12.4 |
蒸汽費(噸/年) |
0 |
0 |
6912 |
-69.1 |
人工工資 |
|
-8 |
|
-8 |
合計 |
|
-63.2 |
|
-135.6 |
2 |
設備費 |
-950 |
-1100 |
3 |
總投資估算(未包括土建) |
-1300 |
-1500 |
4 |
脫除每噸SO2投資 |
-0.48 |
-0.5 |
5 |
脫除每噸SO2運行費用 |
-0.023 |
-0.045 |
表3 兩種脫硫技術綜合評價
序號 |
項目名稱 |
石灰石/石膏法 |
濕式氨/硫銨法 |
1 |
工藝流程 |
簡單 |
復雜 |
2 |
吸收劑 |
石灰石粉,來源廣泛、價格低廉、無污染 |
氨水,價格昂貴。氨水濃度太低影響脫硫效率,濃度太高,容易造成氨泄露 |
3 |
煤種適應性 |
適應范圍廣 |
適合中高硫煤 |
4 |
鍋爐負荷波動適應性 |
好 |
差 |
5 |
脫硫效率 |
大于90% |
大于98% |
6 |
吸收劑危險程度 |
無 |
氨水、高濃度氨水屬危險品 |
7 |
對煙氣含塵量要求 |
一般 |
高 |
8 |
系統維護 |
簡單 |
復雜 |
9 |
運行成本 |
較高 |
高 |
10 |
副產品 |
石膏,作為水泥添加劑或石膏板 |
硫酸銨,國家嚴格控制用于農業
純度較難達到商品要求 |
11 |
二次污染 |
無,副產品綜合利用 |
容易造成氨泄露、逃逸,未氧化副產品容易分解 |
12 |
廢水排放 |
少量廢水,只需簡單沉淀處理 |
廢水COD含量非常高,需要復雜處理 |
13 |
腐蝕性 |
中 |
極高 |
14 |
技術成熟程度 |
國內商業化運用 |
國外有較好業績 |
附件一:本工程理論最佳硫酸銨品質計算
1、計算依據見表1,脫硫效率以95%,煤中硫轉化率為90%,脫硫塔除塵效率為75%硫酸銨的氧化效率為98%計
2、計算過程
塔內每小時SO2脫除量(kg):12.5*2*1%*0.95*0.9*1000*2=427.5(kg)
塔內每小時(NH4)2SO4產生量:427.5*132/64*0.97=855(kg)
塔內每小時粉塵累積量: 278500*120*0.75/106=25.1kg
硫酸銨的品質:855/(855+25.1)=97.1%
硫酸銨中N含量:28/132*0.971=20.7%
3、根據計算:理論上副產品符合GB356-1995硫酸銨合格品要求。由于本工程進口SO2較低,所以粉塵對硫酸銨品質影響較大。當粉塵濃度大于多少?或SO2濃度小于多少,硫酸銨品質很可能達不到相關的標準。
4.對比水泥緩凝劑對脫硫石膏的要求,最低三級品只需二水硫酸鈣成分大于60%即可,所以二水硫酸鈣的應用范圍場合與較多。
四、結論
濕式石灰石/石膏法脫硫工藝系統不僅投資小,而且吸收劑價格低,運行費用低,副產物處理方便,其經濟性是比較合理的。氨法脫硫由于吸收劑液氨價格貴,其運行成本高,即使副產品可銷售,其脫硫成本仍然較大。且硫銨價格受品質影響較大,所以氨法脫硫具有較大的市場風險性。如業主有來源穩定的廢氨水,且不用考慮硫酸氨的再利用問題的話,簡易氨法也是一個不錯的選擇。 |