氨回收法烟气脱硫技1.doc

氨回收法烟气脱硫技术的分析杨学远 国电英力特能源化工集团股份有限公司规划发展部【关键词】氨回收法 烟气脱硫 回收法 湿式氨法 【摘 要】本文分析了氨回收法烟气脱硫的生产原理、工艺流程、技术特点及应用，为烟气脱硫技术的选择特别是选用氨法烟气脱硫技术提供参考。Analysis of Ammonia Recovery Flue Gas Desulfurization Technology【Key Words】Ammonia Recovery Flue Gas Desulfurization Wet-type Ammonia Method【Summary】 The article analyse the production theory、technical feature、process and application of ammonia recovery flue gas desulfurization，provide a reference for the choice of flue gas desulfurization technology especially ammonia method desulfurization.一、前言 我国能源资源以煤炭为主，占一次能源消费总量的75，火电厂二氧化硫排放量占全国总量的65% ，预计到2020年我国二氧化硫排放量将达到每年3400万吨。据有关资料显示，每排放1吨二氧化硫造成直接和间接经济损失高达5000元，因此削减和控制燃煤二氧化硫污染、实现经济与环境双赢是我国能源和环境保护部门面临的严峻挑战，任务十分艰巨和紧迫。 目前我国90以上的烟气脱硫工程采用钙法技术，一是因为钙法的脱硫剂石灰石及电石渣来源丰富且价格便宜，另外钙法技术在国外相当成熟且公开，获取容易。但是由于钙法技术设备易结垢阻塞、附产物石膏销路不畅、系统复杂、投资多、占地面积大、产生二次污染、运行费用高等问题的日益显现，使得这项技术在中国的推广前景不容乐观。由于氨法是回收法，可充分利用我国广泛的氨源生产硫肥，以弥补我国大量进口硫磺的缺口，这样既治理了大气二氧化硫的污染，又变废为宝、满足我们这一农业大国长期大量的化肥需求，并可产生一定的经济效益，同时氨法脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，对减少温室气体起到非常重要的作用，是一项较适应中国国情的、完全资源化的、适应长远发展的、很具推广价值的、更环保的脱硫技术。一些专家曾强调钙法脱硫最终产物填埋处理方法不科学、造成资源浪费、产生二次污染的问题，并提出氨法更符合循环经济理念、会成为将来的一个发展方向，美国GE公司就曾说“氨法烟气脱硫时代已经到来了”。下文对氨法脱硫技术的发展、原理、前景和特点进行分析。 二、湿式氨法的发展 湿法氨水脱硫工艺最早是由克鲁伯公司开发于七八十年代的氨法Walther工艺。传统的氨法工艺遇到的主要问题之一是净化后的烟气中存在气溶胶问题没得到解决。能捷斯-比晓夫公司对传统氨法进行了改造和完善为氨法AMASOX工艺。90年代，美国的GE公司也开发了氨法GE工艺，并在威斯康辛州的kenosha电厂建一个500MW的工业性示范装置。之后日本钢管公司又开发了氨法NKK工艺。目前湿式氨法工艺成熟、已经工业化，并且湿式氨法既脱硫又脱氮，湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。下文介绍氨-回收法的具体工艺。三、氨回收法脱硫工艺介绍1、工艺原理以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础：SO2H2OxNH3 = (NH4) xH2XSO3 （1）得到亚硫酸铵中间产品，亚硫酸铵再进行氧化：(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4 （2）2、工艺流程锅炉引风机（或脱硫增压风机）来的烟气，经换热降温至100左右进入脱硫塔用氨化液循环吸收生产亚硫酸铵；脱硫后的烟气经除雾净化入再热器（可用蒸汽加热器或气气换热器）加热至70左右后进入烟囱排放。脱硫塔为喷淋吸收塔，主要引用在湿式石灰石/石膏脱硫中常用的结构，在反应段、除雾段增加了相应的构件增大反应接触时间。吸收剂氨水（或液氨）与吸收液混合进入吸收塔。吸收形成的亚硫酸铵在吸收塔底部氧化成硫酸铵溶液，再将硫酸铵溶液泵入过滤器，除去溶液中的烟尘送入干燥机。硫酸铵溶液在干燥机中蒸发结晶，生成的结晶浆液流入离心机分离得到固体硫酸铵(含水量23%)，再进入干燥器，干燥后的成品入料仓进行包装，即可得到商品硫酸铵化肥。（参见下图）四、 氨回收法烟气脱硫技术三个关键点1、反应条件氨回收法脱硫反应是典型的气-液两相过程，SO2吸收是受气膜传质控制的，所以该反应须保证SO2在脱硫溶液中有较高的溶解度和相对高的气速。SO2溶解度随PH值降低、温度的升高而下降，故正常要求吸收液PH值控制在4.0-8.0、反应温度控制在60-70左右。而反应段的气速一般控制在4m/s以上。这样的控制条件才能保证脱硫效率高于90%。2、氨损氨回收法脱硫技术因脱硫剂为价格较高的氨，其装置的经济性必须建立在氨回收的基础上，须严格控制反应温度在60-70左右和吸收液的成份，消除了氨雾形成的条件，以解决氨损问题。3、亚铵氧化脱硫的中间产品亚铵盐的氧化也是关系氨法脱硫装置运行经济性的关键，可通过塔内布置自然氧化部分和强制氧化部分，使出塔的氧化率达99%。五、氨回收法脱硫技术应用镇江江南环保工程建设有限公司在天津碱厂的260t/h的锅炉上成功地应用了江南氨回收法脱硫技术，这是国内湿式氨回收法整套技术在电站锅炉烟气脱硫工程是的首次应用，也是国内处理烟气量最大的一套氨法脱硫装置。该锅炉设计能力为260 t/h，烟气量为520000m3/h，烟气入脱硫岛的温度133，原料煤的全硫分1.8%，耗煤量为37.5t/h。该工程于2004年3月建成，经6个来月的运行检测各项经济技术指标完全达到设计要求，脱硫率稳定在95%以上（天津环保验收监测脱硫效率为99.3%），副产硫酸铵达到国标GB535-95农用硫酸铵一级品标准。2009年9月18日，在国家发改委和国家环保部主办、中国电力企业联合会承办的江南氨法烟气脱硫技术现场评议会上，由国家环保部、中石化等单位的9名专家组成的专家组，对目前世界上最大的氨法烟气脱硫工程广西水利电力建设集团田东电厂2135MW机组氨法脱硫装置进行了实际运行考察。 该脱硫工程今年8月通过168小时性能测试，装置运行期间，脱硫效率大于95%，经测算年可脱除二氧化硫近6万吨，副产硫酸铵约10万吨，年产值可达6500万元以上。专家组评价，氨法脱硫技术是一项真正可实现循环经济的绿色脱硫工艺，已经积累了较为丰富的工程经验，这项具有自主知识产权的技术已趋成熟，建议有关部门因地制宜，在更大规模、燃用高含硫量煤种的燃煤锅炉和炉窑上开展示范试点。 国家发改委环资司有关负责人表示，氨法脱硫技术具有自主知识产权，属于环保型、资源节约型、循环经济型脱硫技术，有助于改变现存的单一的钙法脱硫局面，实现脱硫技术的多元化。国家发改委将因地制宜地支持和推动氨法脱硫技术在更大规模的发电机组上应用。 六、氨回收法脱硫技术特点 1、完全资源化-变废为宝、化害为利 氨回收法脱硫技术将回收的二氧化硫、氨全部转化为硫酸铵化肥（也可根据电站当地的条件副产其它产品），不产生任何废水、废液和废渣二次污染，是一项真正意义上的将污染物全部资源化并且符合循环经济要求的技术。 2、脱硫副产物价值高 因为氨法脱硫是回收法，副产高附加值的产品，可使氨增值，所以氨法脱硫的运行费用小，煤中含硫量愈高，运行费用愈低。故电厂可利用价格低廉的高硫煤，既大幅度降低发电成本，又降低了脱硫费用，一举两得。原料来自于化肥产品又回到化肥，既不影响化肥的总量供应又改善了国内化肥品种的结构。依托我国庞大的化肥工业、化害为利，同时促进了我国煤炭、电力和化肥工业的长期发展。江南氨回收法脱硫装置的运行过程即是硫酸铵的生产过程，每吸收1吨二氧化硫需消耗0.5吨氨并可生产2吨硫酸铵，按照常规价格液氨2000元/吨、硫酸铵700元/吨，则烟气中的二氧化硫体现了约400元/吨的价值。 3、装置阻力小-方便锅炉系统配置，节省运行电耗 利用氨法脱硫的高活性，液气比较常规湿法脱硫技术降低，脱硫塔的阻力仅为850Pa左右，无加热装置时包括烟道等阻力脱硫岛总阻力在1000Pa左右；配蒸汽加热器时脱硫岛的总设计阻力也仅在1250Pa左右。因此，氨法脱硫装置可以利用原锅炉引风机的潜力，大多无需新配增压风机；即便原风机无潜力，也可适当进行风机改造或增加小压头的风机即可。系统阻力较常规脱硫技术节电50%以上。另，循环泵的功耗降低了近70%。 4、脱硫装置可靠-运行方便、高效、脱硫效率高 氨法为气液两相反应，反应物活性强，具有较大的化学反应速率，脱硫剂及脱硫产物皆为易溶性的物质，装置内脱硫液皆为澄清的溶液无积垢无磨损。所以，氨法更容易实现PLC、DCS等自动控制，操作控制简单易行；脱硫效率可稳定在90%以上（有特别要求时可稳定在95%以上）。其次，氨法采用了先进的重防腐技术，并选用可靠的材料和设备，使装置可靠性高达98.5%，日常维护量少，且节约维修费用。 5、装置设备占地小-便于老锅炉改造 氨法脱硫装置无需原料预处理工序，脱硫副产物的生产过程相对也较简单，装置总配置的设备在30台套左右；且处理量较少（每吸收1吨二氧化硫产生2吨的硫酸铵），设备选型无需太大。脱硫部分的设备占地与锅炉的规模相关，75t/h-1000t/h的锅炉占地在150m2-500m2左右；脱硫液处理即硫铵工序占地与锅炉的含硫量有关，但相关系数不大，整个硫铵工序正常占地在500m2内。与钙法脱硫技术比较，占地节省50%以上。 6、既脱硫又脱硝-适应环保更高要求 氨法脱硫的吸收剂为氨，氨对NOX同样