玛苏莱氨法烟气脱硫技术介绍

1、美国玛苏莱电力集团公司,氨法烟气脱硫技术,20053北京,美国善美工程公司 (Zamax Company.Inc),1,玛苏莱电力集团公司,2,捷克共和国1350兆瓦,斯洛伐克520兆瓦,越南600兆瓦,美国20449兆瓦,加拿大315兆瓦,日本5925兆瓦,韩国3250兆瓦,中国800兆瓦,台湾1000兆瓦,巴西135兆瓦,意大利2600兆瓦,克罗地亚210兆瓦,斯洛文尼亚275兆瓦,奥地利980兆瓦,波兰1440兆瓦,芬兰1000兆瓦,英国2000兆瓦,荷兰2585兆瓦,法国1800兆瓦,德国8440兆瓦,玛苏莱电力集团脱硫技术以55,674兆瓦的业绩领先于世界,3,广泛的技术基础,静电除

2、尘器75,000 兆瓦 定制布袋除尘器(FF)6,500 兆瓦 干法烟气脱硫/干法酸气脱硫1,630 兆瓦 湿法烟气脱硫(WFGD)55,674 兆瓦 其中美国国内20,449 兆瓦 美国以外的国际上35,225 兆瓦,MLX在所有以上产品系列中均拥有丰富的经验,4,国际协议,5,燃料 煤 硫含量 2.3% 入口烟气流量(acfm) 2,088,000 试剂 石灰石 吸收塔类型 喷淋塔 脱硫效率 90% 启动日期 1994年,南卡罗莱纳州Santee Cooper电站1520兆瓦,南卡罗莱纳州公共服务总公司(Santee Cooper)第一台机组装机容量为520兆瓦，FGD工艺采用石灰石作为试

3、剂使SO2脱硫效率高达97%，一套装备由三个50%吸收塔装配而成(其中一个吸收塔为备用)。,实 例 电 站 之 一,6,Marsulex 湿法烟气脱硫技术特点,超过55,000兆瓦装机容量采用Marsulex WFGD技术：,遍布20个国家 拥有112独立反应塔 在153个锅炉上共安装反应塔196个 建成以石灰石生产石膏的装置80座 装机容量超过550兆瓦的装置30座 装机容量超过700兆瓦的装置6座 在烟囱底部安装反应塔2个,7,第二部分 氨法烟气脱硫工艺 氨/硫酸铵系统,8,Marsulex公司硫酸铵工艺,9,新的市场因素推动氨法脱硫工艺发展,排放标准交易机制引发了新的竞争 美国1990年

4、“洁净空气修正案”建立了排放标准交易机制 在缺少地方和特别法规的调节的情况下，SO2排污费变成了在市场可以交易的一种有 价商品 二十世纪九十年代该SO2排污值达到相对较低的水平，大约为每吨63美元 这种低成本的“达标”形成了对脱硫技术要求大幅提升 需要建立一个新的方法，使之能与较低价的排污值形成竞争 Marsulex公司(原GE环保服务部)开发并市场化了一种改进型的氨法脱硫技术,Marsulex公司开发出硫酸铵湿法烟气脱硫技术 可降低成本顺应竞争挑战,10,Marsulex公司烟气脱硫工艺解决方案,氨脱硫过程： 较碳酸钙工艺运行成本更低 无化学品或副产品的废物处理 保证长期的环保达标 可生产出

5、高质量的附产品硫酸铵肥料 结果是,极大的降低了发电成本,11,硫酸铵工艺的化学反应过程,SO2 + 2NH3 + H2O (NH4) 2SO3 (1) (NH4)2SO3 + 1/2O2 (NH4) 2SO4 (2) 吸收1千克SO2 ，需0.5千克纯氨，产生2千克硫酸铵 每吨纯氨将产生4吨硫酸铵,源于4 : 1产品比率(硫酸铵:原料氨)的经济杠杆作用,12,工 艺 比 较,硫酸铵工艺,基于特定的设备在不同的试剂作用下进行比较,石灰石/石膏工艺,13,硫酸铵工艺,硫酸铵工艺中，SO2脱除过程是在喷淋塔吸收器内的硫酸铵饱和溶液中实现(完成)的，一定PH值下，吸收塔内循环槽中加入氨水作为SO2的吸

6、收剂。 主反应物亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，通过空气强制氧化方 式转化为硫酸铵 副反应物硫酸铵，则在饱和吸收塔液中结晶析出，形成 了硫酸铵悬浮物 通过吸收液不断循环补充方式以及控制较低PH值，可将烟气中氨的溢出降至最低，避免出现烟气再污染问题之前氨吸收法工艺中的一个难以解决的问题。,14,硫酸铵工艺,从吸收器中流出的产品首先在旋液分离器中脱水，随后通过离心生产出固体含量大约为98%的硫酸铵固体块状产物。所有回收的溶液返回吸收器中重新利用。离心出的块状物在造粒机或干燥器中进一步进行处理，得到大约含水量为0.2%的硫酸铵终产物。然后，干燥的硫酸铵产品被贮存或运输销售。 硫酸铵工艺和碳酸钙/石膏工艺在离心

7、前的操作是相似的，因此，在试剂的选择方面，这一相似行为为脱硫工艺提供了操作弹性。,15,氨法脱硫工艺设计基础,第一代氨系统 氨吸收法的初步尝试是基于氨的高 反应活性特性，其吸收塔设计 - PH,L/G，吸收塔尺寸 参数在后世备 受争议 相应的，早期的氨吸收法工艺中氨气 的溢出及浊度问题严重 较高PH值及不完全氧化造成游离氨 形成气态氨,MLX公司的氨法脱硫工艺 MLX公司具体示范了最优化操作范 围，从而使氨的流失和混浊降至最 低，该工艺取得了专利权。 气相中的自由氨决定了混浊度，它 是一个有三个工艺参数的函数。这 三个工艺参数为PH值、氧化程度和 氨的注入方法。 MLX公司证明了在氨和铵盐中气

8、相 氨的最小限度及氨和铵盐对混浊度 的零影响,MLX 氨法专利的精髓保证了反应过程中pH值处于 最佳范围，完全氧化及最佳的氨注入方法,16,氨脱硫工艺摘要,氨脱硫工艺的发展历史 19851987 开发了小规模的氨脱硫工艺 1987 GEESI被授予的第一个氨脱 硫工艺专利 19921993 基于两种操作模式的10MW 示范试验 1994 与DGC签定商业合同 1994 获得第二个氨脱硫工艺专利 19961997 成功实现了350MW机组、产 品为颗粒硫酸铵的氨法脱硫 工艺的运行实例 1997 Marsulex公司收购GEESI公 司的全部资产 1998 再申请了三个相关专利,商业NH3系统在D

9、GC公司的性能 设计参数 设计指标 工作情况 SO2排除效率 93% 95-98+% 氨流失(ppm) 10 - 7 混浊度 NH3中4% NH3中0% 压降WC 11 7 8 纯度% 99 99.5 湿度wt% 1.0 0.1 硬度% 5 1 2 粒度 240 290 240 - 260,17,18,燃料 煤 硫含量 5% 烟气流量(acfm) 1,187,000 试剂 氨 吸收塔类型 喷淋塔 SO2脱硫效率 98+% 启动日期 1996年,Dakota气化公司，北大草原燃煤气生产公司，350兆瓦,Basin Electric附属的DGF公司是第一个应用MLX的硫酸铵FGD专利技术的合作伙伴

10、。该工艺因产出了高附加值的副产物，为投资者产生了高回报现金流，从而抵消了系统运行费用。DGC公司选择MLX公司的氨法脱硫工艺代替了传统的碳酸钙脱硫。,氨 法 脱 硫 电 站 实 例 之 一,19,MLX公司硫酸铵系统的优点 超过预期要求的商业化运行经验 高纯度硫酸铵副产品，免除了废物处理 的要求 专利技术避免了第一代氨系统关心的浊 度问题 该技术生产的氮肥在市场上供不应求 该技术所生产的硫酸铵成本很低 硫酸铵副产品创造了附加效益(氨水转 变为硫酸铵后)每当量氮(N)销售价得到 提高 MLX公司独一无二的商业解决方案允 许在没有资本投入的情况下节约大量的 运营成本,硫酸铵的优势 铵盐形式的氮 较

11、尿素和硝酸铵的挥发性小很多 无爆炸性 不易流失 更有利于植被 硫以硫酸盐形式存在 硫对多种作物是有价值的主要营养成份之一 弥补工业化国家土壤中日益缺乏的硫的不足 可被植物迅速利用 硫和氮的协同作用 是缓释聚合物应用产品的理想原料 是可靠的肥料混和颗粒原料,MLX工艺在有效控制了酸性有害物质排放的同时， 并得到了高价值的氮硫肥料,20,硫酸铵产品质量特征,高 质 量 的 商 业 产 品,21,优化的硫酸铵FGD产品价值,硫酸铵的两种主要产品形式 标准级晶体(晶状物)，具有糖一样的外观 1.0 3.5mm的粒状产品，其大小可根据当地要求而改变 标准级产品可用作铵化的NPKS复合物产品的原料 粒状产

12、品通常被混合起来用于各种土壤，可以根据土壤的成分、先 前栽培的作物情况和本年度要栽培的目标作物情况而准确的订制 粒状产品可使作物优化营养的利用，同时最大限度的降低NPKS的 非有效成分的利用,MLX系统的灵活性保证了标准级和颗粒产品的生产,22,硫酸铵市场展望,缓释多聚物添加至MLX产品来扩大市场 中国每年缺口大于200万吨的“S”肥料 向拉丁美洲市场渗透 是一种高级氮肥“硫” 比尿素挥发性低 抗渗透 “N”和“S“共作用 非爆炸性 硫肥料市场展望 农作物产量翻倍 1995年美国有一百二十万吨“S”或四百八十万吨的硫酸铵缺口 1995年全世界有六百六十万吨“S”缺口 北美每年“S”的需求量按3

13、%的速率增长 农作物消耗1 Ib.“S”/5 Ibs. “N”；目前消耗量仅是1/2 Ib“S”/10 Ibs. “N” 已内酰胺合成的进步降低硫酸铵的产量,潜 在 的 巨 大 硫 酸 铵 市 场,23,硫酸铵及总氮(N)源,硫酸铵产量,氮肥料总产量(“N”源),结论： 每500兆瓦硫酸铵车间(如硫含量为3%)代表大约3%的北美产量和0.6%的世界产量。 硫酸铵将在它的含量值(仅指“N”含量值)与尿素、硝酸铵和其它氮源肥料相竞争。 一旦在“N”值上形成竞争，那么每500兆瓦车间仅分别相当于北美和世界容量的0.2%和0.04%。,氮肥市场是硫酸铵出路的稳固基础,24,在中国非常需要硫肥料的地区和

14、农作物,中国是大米、小麦、豆类、玉米、高梁、油菜籽的农作物生产大国,25,中国植物营养硫平衡的需求缺口图,2010年不足将达到290万吨,26,MLX公司硫酸铵技术服务,环境解决方案概述 Marsulex AS 脱硫工艺的优点 对微粒，SO2，浊度和CO2的高效控制技术 对不同含硫量的燃料，SO2脱除率均高于98% 达到99%的可靠性和有效性 极大的成本降低和显著的净实现值(NPV)远较LSFO更为优越 商业运行中证实了的技术，节约了废物处理成本和潜在的责任 有15年AS技术成功的历史 350兆瓦机组在Dakota Gasification已经实现了七年的商业运营 连续的超指标性能保证 99%

15、有效性/可靠性 生产最高纯度/品质的副产物 在公用事业和精炼厂市场中获得商业应用和认可,27,MLX氨法脱硫工艺的优点,氨/硫酸铵FGD系统，设计采用了标准常规的临界设备冗余法 硫酸铵的化学溶液能够避免任何内部结垢的发生，相对于石灰石脱硫塔具 有的结垢缺陷 与石灰石相比，氨具有更高的反应活性，不同硫含量条件下，SO2脱除率 可高达90%以上 氨脱硫塔可生产出高价值的副产物，而不是低价值的硫酸钙和亚硫酸盐污 泥 在高硫条件下，试剂(石灰石)的用量大，费用高 与石灰石相比，氨脱硫塔运行具有较高的灵活性，特别在高硫含量的情况 与石灰石相比，氨脱硫塔的操作具有较高的可靠性和有效性 氨脱硫塔是一项专利技术(拥有过程控制专利),28,MLX技术造就了一个使锅炉设备和燃料完美集成的