氧化镁法烟气脱硫工艺在电厂中的应用.doc

摘要：本文首先介绍了氧化镁法脱硫工艺的技术特点，并分析了国内氧化镁法脱硫市场的技术来源，详细叙述了氧化镁法烟气脱硫技术在各国以及国内的主要业绩，最后简要的总结了氧化镁法脱硫工艺目前存在的问题。关键词：氧化镁法；烟气脱硫；应用业绩中图分类号：X7013 文献标识码：A 文章编号： 氧化镁法（以下简称镁法）烟气脱硫技术是采用廉价、低品位的工业轻烧氧化镁（含85MgO）作为脱硫剂的湿法脱硫技术，按照副产物的处理方法不同可分为再生法、抛弃法与回收法三种工艺。镁法烟气脱硫早在上世纪80年代即已有商业运行。继美国、日本、韩国、波兰以及中国台湾等地区之后，我国大陆近年来也有大量的工业应用。一氧化镁脱硫工艺的技术特点1、技术成熟。镁法脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺，镁法脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩，其中在日本已经应用了100多个项目，台湾的电站95%是用镁法，另外在美国、韩国等地都有应用。近几年，在我国部分地区已经有了大量的业绩。2、原料来源充足。在我国菱镁矿的储量十分可观，目前已探明的菱镁矿储藏量约为160亿吨,占全世界的80%左右。其资源主要分布在辽宁、山东、四川、河北等省，其中辽宁占总量的84.7%，其次是山东莱州，占总量的10%，其它主要是在河北邢台大河，四川干洛岩岱、汉源，甘肃肃北、别盖等地。3、脱硫效率高。在化学反应活性方面氧化镁要远远大于钙基脱硫剂，并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小，因此相同的条件下氧化镁的脱硫效率要高于钙法。一般镁法的脱硫效率可达到9598%以上，而钙法的脱硫效率仅达到9095%左右。4、投资费用少。由于氧化镁作为脱硫本身有其独特的优越性，因此在吸收塔的结构设计、循环浆液量的大小、系统的整体规模、设备的功率都可以相应较小，这样一来，整个脱硫系统的投资费用可以降低20%以上。5、运行费用低。决定脱硫系统运行费用的主要因素是脱硫剂的消耗费用和水电汽的消耗费用。氧化镁的价格比氧化钙的价格高一些，但是脱除同样的SO2氧化镁的用量是碳酸钙的40%；水电汽等动力消耗方面，石灰石-石膏系统液气比一般都在15L/m3以上，而镁法在5 L/m3以下。因此，镁法脱硫工艺就能节省很大一部分费用。6、运行可靠。镁法脱硫相对于钙法的最大优势是系统不会发生设备结垢堵塞问题，能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行，同时镁法PH值控制在6.06.5之间，在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。7、副产物利用前景广阔。硫酸被称为“化学工业之母”，二氧化硫是生产硫酸的原料，我国是一个硫资源相对缺乏的国家；另外，据全国土壤普查数据表明，我国不少地区土壤缺镁状况比较严重，缺镁土壤面积达5.533 104km2，约占全国耕地面积的6 %左右，肥料级硫酸镁的年需求量为515 kt/a。镁法脱硫可充分利用了现有资源，推动了循环经济的发展。二我国市场上的氧化镁技术分析目前，国内电厂锅炉的脱硫主要是引进的国外烟气脱硫装置技术。 走的依旧是“引进消化吸收再创新”的传统道路，现已基本实现了国产化。国内氧化镁脱硫厂家采用的技术多是引自美国、韩国、日本及台湾等国家和地区。其中，美国公司的技术采用的为再生法工艺，如六合天融引进的美国Ducon公司的技术即为再生法工艺；韩国公司的技术多数采用的是回收法工艺，其代表公司为SeoulSharp公司；而日本和我国台湾地区则是以抛弃法氧化镁脱硫工艺见长，主要有三菱重工和台塑重工。三氧化镁脱硫工艺的应用业绩（一）国外业绩自上世纪80年代镁法脱硫技术商业化以来。国外已经有美国、德国、波兰、日本、韩国以及中国台湾等地区先后建立了成功的脱硫业绩。首先采用镁剂湿法作业进行烟气脱硫的是日本，上世纪90年代初就有数10套装置投入运行。基于镁法脱硫的诸多优点，日本三菱重工、石川岛播磨重工(IHI)、东洋工程、富士化水等公司竟相开发这一技术。随着镁法脱硫装置的日趋增设，过去20多年来每年消耗在烟气脱硫领域中的料浆状氢氧化镁在7080万吨左右，相当1820万吨轻烧氧化镁。日本是国外镁法脱硫规模最大、镁剂用量最多的国家。石川岛播磨在10年间（19881997年）向日本国内提供了不同规模的镁法脱硫装置20多套。其共同的特点是工艺简单，设备紧凑，投资建设费用比钙法低，镁剂物料易于处理以及连续作业安全可靠等。三菱公司安装在神户造船厂的6套镁法脱硫装置的除尘效率为85.7%94.8%，脱硫率为94.4%99.2%，排放废水中，COD(425)mg/L，悬浮物(216)mg/L，pH值5.97.6，均达标排放。IHI开发的镁法烟气脱硫工艺经过不断改进创新已日趋完善。IHI现有两种不同型式的镁法脱硫工艺，可满足不同用户的需要。总之，由于镁法脱硫在技术经济方面的优越性以及研发工作的不断深入，这一工艺在日本仍在不断发展创新之中。在美国，烟气脱硫是氢氧化镁的消耗领域之一。美国Zimmer热电厂是用镁法脱硫比较成功的电厂，装置已运行多年，其特点是吸收剂氧化镁经回收循环使用。由Dravo公司开发的白云石灰脱硫装置也已投入运行多年，并将脱硫产物再转化成氢氧化镁作为商品出售。氧化镁再生法的脱硫工艺最早由美国开米科基础公司(ChemicoBasic)上世纪60年代开发成功，70年代后费城电力公司(PECO)与United& Con.structor合作研究氧化镁再生法脱硫工艺，经过几千小时的试运行之后，在三台机组上(其中两个分别为150MW 和320MW)投入了全规模的FGD系统和两个氧化镁再生系统，上述系统于1982年建成并投入运行，由再生装置回收的硫用作附近酸厂的原料，生产商品酸。韩国在镁法脱硫工艺中着重研究了各种气液吸收装置的功能特性，在一种被称为环式双流塔板吸收器（COFT）中的脱硫率达95%以上。波兰的镁法脱硫工艺由华沙工业大学开发，并在火电厂中广泛应用。19902000年十年间在波兰安装了10套装置，机组能力分别为5MW92MW，2000年以后又有多套装置投入运行。运行情况表明，镁法脱硫提供了较好的技术参数，并副产高质量的硫酸镁肥料。通过优化组合，这一工艺已用于大型电厂，并可提高热电厂效率，降低运行成本。（二）国内业绩全国首个氧化镁湿法烟气脱硫装置于2005年在山东滨化集团2240th高温高压循环流化床锅炉上投入运行，工程由六合天融（北京）环保科技有限公司和韩国SeoulSharp脱硫公司联合总承包，采用SeoulSharp脱硫公司的回收法工艺，脱硫污水经脱杂设备去除杂质之后，硫酸镁溶液经浓缩设备结晶出七水硫酸镁，系统脱硫率大于99.1。这个工程的建立标志着我国脱硫领域的工作进入新的阶段。2007年10月，华能集团辛店电厂二期工程两台机组脱硫系统顺利投入运行。该脱硫系统采用湿式氧化镁脱硫方式，是我国目前最大的氧化镁脱硫装置，其脱硫副产物亚硫酸镁可进一步煅烧生成二氧化硫和氧化镁，其中二氧化硫可制成重要的工业原料硫酸，氧化镁则作为脱硫剂重复使用，是典型的再生法工艺。项目由六合天融（北京）环保科技有限公司总承包，美国Ducon公司为其技术支持方，脱硫吸收塔、预处理塔等关键技术和设备均为美国Ducon公司提供，同时脱硫系统不设GGH，不设增压风机，湿烟气排放，更换原有吸、送风机，并进行变频改造。投运以来设备系统运行稳定，脱硫效率到达95以上，全部指标均达到或超过设计要求，每年可减少二氧化硫排放约2.345万吨。该工程已被山东省列为发展循环经济的示范项目。山东省热电设计院引进台塑重工的镁法脱硫工艺，成功的应用于中小型热电厂锅炉烟气脱硫中，近年来先后在青岛、烟台等地区建立了多处成功业绩。脱硫系统采用先进的筛板塔，可大大提高了脱硫效率，同时降低了吸收液气比及吸收剂用量。该公司采用的均是抛弃法脱硫工艺，脱硫废液经处理后无害化排放。由于传统的采用菱苦土硫酸法生产硫酸镁成本较低，工业规模的脱硫装置副产的硫酸镁难以适应激烈的市场竞争，所以此种经强制氧化的抛弃法工艺对于中小型电厂比较适用。2007年底，中国石化烟气脱硫技术中心自主研发的氧化镁湿法烟气脱硫工艺在仪征化纤建成，并顺利通过了由江苏省环境保护厅组织的168小时考核，获得环保认可。这是中国石化第一套采用镁法脱硫技术的脱硫装置。根据测量结果估算，该示范装置每年可为仪征化纤减排二氧化硫2204吨，能够满足该企业的达标排放和总量控制要求。目前，该工程正在进行二期镁法工程的可行性研究工作，并考虑副产物的回收利用，以达到脱硫装置运行成本降低40的目标，为中国石化烟气脱硫提供新的选择。此外，山东鲁北化工集团、天津滨海能源发展股份有限公司等公司的电厂锅炉也采用的镁法脱硫工艺，目前工程都在施工过程中。鲁北化工生态电厂2330MW机组脱硫工程的建成后将成为世界上装机容量最大的镁法脱硫工程。四氧化镁法脱硫工艺存在的问题目前，氧化镁法脱硫工艺主要存在以下几个问题： 菱镁矿资源分布不