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1、. . 氨法脱硫、半干法、石灰石石膏法方案 比选 1.1 工 艺 流 程 比 较 1.1.1 半 干 法 烟 气 脱 硫 半 干 法 以 生 石 灰 （ CaO） 为 吸 收 剂 ， 将 生 石 灰 制 备 成Ca(OH)2浆 液 ， 或 消 化 制 成 干 式 Ca(OH)2粉 （ 也 可 以直 接 使 用 电 石 渣 ） ， 然 后 将 Ca(OH)2浆液 或 Ca(OH)2粉 喷 入 吸 收 塔 ，同 时 喷 入 调 温 增 湿 水 ，在 反 应 塔 内 吸 收 剂 与 烟 气 混 合 接 触 ，发 生 强 烈 的 物 理 化 学 反应 ，一 方 面 与 烟 气 中 SO2反 应 生 成
2、 亚 硫 酸 钙 ； 另一 方 面 烟气 冷 却 ，吸 收 剂 水 分 蒸 发 干 燥 ，达 到 脱 除 SO2的 目 的 ，同 时获 得 固 体分 装 脱 硫 副 产 物 。 原 则 性 的 工 艺 流 程 见 下 图 。 半 干 法 烟 气 脱 硫 工 艺 示 意 图 整 套 脱 硫 系 统 包 含 ： 预 除 尘 系 统 ， 脱 硫 系 统 ， 脱 硫 后 除 尘 系 统 ， 吸 收 剂 供 应 系 统 ，灰 再 循 环 系 统 ，灰 外 排 系 统 ，工 艺 水 系 统 及 其 他 公 用 系 统 。 目 前 半 干 法 应 用 案 例 较 成 功 的 主 要 是 福 建 龙 净 环
3、保 公 司 研 发 的 . . DSC-M 干 式 超 净 工 艺 ， 在 广 州 石 化 有 应 用 业 绩 。 主要烟气脱硫机理为： 锅炉烟气从竖井烟道出来后， 先进入预电除尘器进行除灰， 将大颗粒的飞灰收集、 循环送回炉膛。 经预电除尘器之后， 烟气从半干法脱硫塔底部进入，与加入的吸 收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。烟气中夹带的吸收剂和 脱硫灰，在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形 成激烈的湍动状态， 使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面 不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最 佳的反应温度，通
4、过向脱硫塔内喷水， 使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15 以上。主要化学反应式为： Ca(OH)2+SO2=CaSO31/2 H2O+1/2H2O Ca(OH)2+SO3=CaSO41/2H2O+1/2H2O CaSO 31/2H2O+1/2O2=CaSO41/2H2O 2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2Ca(OH)22H2O 半干法脱硫技术特点：一是烟囱不需防腐、排放透明，无视觉污染。二是无 废水产生，半干法脱硫技术采用干态的生石灰作为吸收剂，在岛内直接消化成消 石灰，脱硫副产物为干态的，整个系统无废水产生，不必配套污水处理设施。缺 点是脱硫剂成本高、脱硫效率较低等。 1.1.2 石灰石
5、石膏法烟气脱硫 石灰石（石灰） - 石膏湿法脱硫工艺（简称钙法）采用石灰石或石灰作脱硫 吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰为吸 收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内， 吸收浆液与烟 气接触混合，烟气中的 SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应 而被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴， 经加热器加热升温后排入烟囱。 脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆 液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。在烟气中SO2 浓度 4000mg/Nm3 时， 其脱硫效率可达到95% 以上。 石灰石（石灰） - 石膏法
6、脱硫工艺流程如下： . . 石灰石 / 石灰- 石膏法脱硫技术是用石灰石、 生石灰或消石灰的乳浊液为吸收 剂吸收烟气中的SO2，是目前世界上应用最广泛，技术最为成熟的脱硫技术。该 法技术适应性强，对煤种变化、负荷变化、脱硫率变化均具有较强的适应性，运 行可靠，脱硫效率高 ( 95%)，运行费用相对较低，吸收剂石灰石价廉易得，脱 硫副产物为石膏， 可以综合利用也可以堆放。 但该法存在设备阻力较大， 系统复 杂，设备一次投资及占地面积较大，运行过程中会产生脱硫废水，设备较容易结 垢等缺点。 1.1.3 氨法烟气脱硫 氨法脱硫技术是利用液氨或氨水，吸收烟气中的 SO2，经氧化后生成硫酸铵。 该法系统
7、简单，设备体积小，一次性投资低，脱硫效率高( 95%)，另外还具有 一定的脱氮效果， 对燃料变化适应性强， 无废渣产生， 脱硫副产物硫酸铵可作为 肥料使用。锅炉烟气经入口烟道进入吸收塔，经洗涤降温、吸收SO2 、除雾后进 入超声波除尘装置，完成对烟气中颗粒物的控制、洗涤、捕集功能，保证脱硫塔 出口烟气达到超低排放要求，净烟气回原烟囱排放。烟气中的二氧化硫被吸收， 形成的亚硫酸铵溶液，经氧化、浓缩、结晶，得到一定固含量的硫酸铵浆液。硫 酸铵浆液输送至硫铵后处理系统，进行旋流、离心分离、多功能干燥、包装成袋 装成品。 . . 氨法脱硫工艺流程示意图 氨法脱硫的脱硫剂具有挥发性和腐蚀性，液氨、气氨属
8、于危险品， 同时还存 在氨逃逸的问题。 氨法脱硫的关键问题在于脱硫产物的回收利用。如果回收效率 低，不仅运行成本很高， 电力企业难以承受而降低系统的运行率，而且大量的脱 硫产物排放到环境中又会形成二次污染。使用该法时，需要对脱硫剂来源和脱硫 副产物销售进行市场调研， 只有在脱硫剂有可靠来源， 脱硫副产物有可靠销售市 场，而且运行成本合理时方可使用。 1.2 烟气脱硫工艺技术方案比选 石灰石 - 石膏法、半干法、氨法脱硫工艺技术方案的比较： 技术路线 石灰石 -石膏法烟 气脱硫 半干法烟气脱硫氨法烟气脱硫 吸收剂 采用石灰石粉，来 源广，成本低。 采用生石灰，生石 灰纯度要求大于 90% ，并要
9、求非常 高的活性（ T60标 准）。 高纯度氨水或 者液氨、废氨水， 运输不方便，危险 性较高、 运输及贮 存过程的管理要 . . 高危 险性大， 需用防爆 氨站。 加水稀释后 进入防爆液氨罐， 严防泄露 单价 (元/t 吸收剂 ) 100-130 450-600 2500-2800 单耗 (t 吸收剂 /tSO2) 1.78 (90%纯度石灰石 粉) 1.56 (90%纯度石灰 ) 0.55 ( 纯液氨) 脱硫原料品质 要求 品质有要求 品质要求高，随脱 硫效 率的提高原料消 耗快速 增加或利用率降 低 品质有要求，可使 用低浓度氨水 原料费用 ( 元/tSO2) 178-230 702-9
10、36 1375-1540 脱硫产物石膏灰和亚硫酸钙硫酸铵 脱硫产物单价 ( 元/t) 50 -10 550 单位产物量 t/t SO2 3 5 2.3 备注 石膏可利用 如果单级除尘，则 和灰共同产出；亚 硫酸钙含量高，难 以利用 如果有复合肥装， 可无需干燥包装 . . 产物价值 元/tSO2 150 -50 1265 原料减去副产 物费用 元/tSO2 28-80 752-986 110-275 吸收塔 喷淋结构 循环流化床、高钙 硫比 喷淋结构 氧化强制氧化无氧化强制氧化 除尘设计前后 2 次除尘前后 2 次除尘前后 2 次除尘 吸收剂供应装 置粉仓、调浆粉仓密闭储存罐 后处理 石膏车间
11、：旋流、 皮带脱水、废水处 理 除尘装置 旋流、离心脱水、 废水处理、干燥、 包装 除尘保证 5mg/Nm3 后续湿电后续布袋保证后续湿电 脱硫耗电量A 0.4-0.7A 0.7-0.9A 脱硫耗水量B 0.7B B 喷水对后续除 尘的影响 无 对布袋有影响，易 糊袋、阻力显著上 升 无 废水排放含废水，需处理无含废水，需处理 风险 落实石膏的长期去 向、废水的达标排 放，有 CO2排放 高活性生石灰的 稳定供应、脱硫灰 的长期去向、运行 稳定性（塔内挂 壁、喷头结疤、堵 塞，糊袋、锅炉炉 氨的稳定供应、氨 逃逸的控制、煤含 氯高时的氯离子 富 集、 无等离子点火 设施时的油灰分 . . 膛负
12、压波动、锅 炉低负荷时无法 循环等） 离等 脱硫效率 % 95% 以上一般稳定在 80% 95% 以上 吸收剂耗量 钙硫比 （1.01-1.03 ， 一般 取 1.03），可采用 较低的液气比。 脱硫效率大于 90% 时，需要进一步增 加钙硫比为和喷 水量、降低烟气趋 近温差，同时将对 下游设备，如除尘 器、引风机等带来 不利的影响 氨硫比 （2.02-2.06 ）， 可采用较小的液 气比 成熟度 国内有大量运行业 绩，技术成熟、稳 定。 技术比较成熟，但 是国内 410t/h 以 上的锅炉运行业 绩较少。 技术比较成熟，但 是国内运行的业 绩较少。 适应性 不受煤种限制，可 根据煤种变化灵活
13、 调节。 受煤种限制，烟气 含硫量波动时，因 为有大量循灰量， 难以灵敏调整，运 行不稳定。 不受煤种限制，受 场地限制，由于氨 法脱硫， 氨容易逃 逸， 会造成二次污 染， 易影响周边居 民的居住环境。 . . 能耗 系统阻力约 1500Pa ， 能耗不大， 一般为机组容量的 1% 左右 系统阻力约 2000Pa ，能耗一般 为机组容量的 0.5%-1% ，脱硫效 率大于 80% 时，为 0.6%。当脱硫效率 大于 90% 时，耗电 量上升较快，接近 甚至会达到 1% 左 右。 系统阻力约 1500Pa 、能耗低。 脱硫副产物及 利用 副产物为高纯度的 石膏，可以综合利 用，应用价值高。 副
14、产物为亚硫酸 钙、脱硫渣难以处 理，应用价值低。 需用蒸发结晶干 燥系统， 副产品主 要成分为 NH4SO4 副产品处理后达 不到商用标准；目 前中国的硫氨肥 产能已过饱和，并 且产品极不稳定， 易分解 造成二次 污染。 运行事故 一次投资成本投资成本较低 投资成本较石灰 石石膏法高一些 投资成本约为石 灰石石膏法的 120% 1.3 运行成本的比较 单台炉 年运行 8000h运行成本比较 序 号项目单位 单价 / 元 年量 (按年运行8000h 计 ) 费用 /万元 氨法钙法半干法氨钙半干 . . 法法法 1 脱硫剂 液氨t 2800 832 233 石灰石粉t 130 2694 35 生石
15、灰t 500 2361 118 2 水t 1 240000 240000 168000 24 24 17 3 电kWh 1 7200000 8000000 6400000 360 400 320 4 蒸汽 （0.8MPa）t 100 2668 27 5 蒸汽 （4.3MPa）t 120 10807 130 6 工人工资人 年50000 8 8 8 40 40 40 7 编织袋个2 213400 43 8 维检费80 80 80 9 废 水 处 理 加 药 t 3 21600 24000 6 7 10 压缩空气Nm3 0.15 400000 400000 400000 3 3 3 11 副产物回
16、收 硫酸铵t 550 3481 -191 石膏t 40 4540 -18 干法脱硫灰t -20 7567 15 运行费用总计754 571 593 通过运行成本可以看出， 单台锅炉石灰石石膏法脱硫比氨法脱硫和半干法脱 硫年综合运行成本分别节省了183 万元和 220 万元， 1.4 比选结果 半干法脱硫在国内应用业绩相对少一些，成功的业绩厂家主要是龙净环保公 司；石灰石 - 石膏湿法脱硫技术成熟，脱硫效率高，应用广泛，运行稳定可靠。 采用石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺技术是最成熟先进的脱硫工艺技术、长期运 行稳定可靠，脱硫效率较高，吸收剂来源广泛，价格低廉，副产品石膏运输储存 方便，可利用，系统压
17、损较小，能耗小，占地适当，对于本工程布置方便灵活。 氨法脱硫后烟气中残留氨和铵盐类气溶胶（烟雾）分解出SO2 ，有二次污 染，不能长期稳定可靠运行；运行中硫酸根离子的浓度大，腐蚀的问题严重，对 于防腐的设计比与石灰石石膏法要求更高。 . . 氨法脱硫的副产物亚硫酸铵/ 硫酸铵及废水排放的去向是氨法脱硫的另一个 大问题：a) 如果不回收，排向水体，会对环境水体造成巨大污染，引发富营养化 等问题。国家环保法有明确规定，环境水体绝不容许排放亚硫酸铵/ 硫酸铵。同 时，如果副产物不回收，则运行成本太高，企业不可能承受；(b) 如果将副产物 制成氨肥，则投资成本大大增加（要建一个化肥厂），而且肥能否销售得出去也 是一个未知数，毕竟市场氨肥的需求有限，氨法脱硫产生的氨肥的品质与普通 市面上售氨肥的差别也是一个问题，硫酸铵是一种低质氮肥， 国内产量过剩， 长 期使用会使土壤板结。 另外，氨法脱硫的脱硫剂氨的运输、贮存防泄漏均有一定 要求，并且脱硫后的净烟气中还有8% 10% 的氨气逃逸，造成二次污染，易造 成居民的抗议。因此，本次项目的锅炉脱硫系统如果采用石灰石- 石膏法，从投 资和运行管理方面都有较大优势。综上，建议使用石灰石石膏湿法脱硫工艺路 线。