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脱硫工艺比较
第二章几种脱硫工艺的比较
烟气脱硫经过了近30年的发展已经成为一种成熟稳定的技术，在世界各国的燃煤电厂中各种类型的烟气脱硫装置已经得到了广泛的应用。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨的有效手段之一，根据脱硫工艺脱硫率的高低，可以分为高脱硫率工艺、中等脱硫率工艺和低脱硫率工艺；最常用是按照吸收剂和脱硫产物的状态进行分类可以分为三种：
湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫。
1）干法烟气脱硫工艺是采用吸收剂进入吸收塔，脱硫后所产生的脱硫副产品是干态的工艺流程，干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点，但存在着钙硫比高、脱硫反应速度慢，设备庞大，脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
干法烟气脱硫技术中，炉内喷钙优点同样有无污水和废酸排放，设备腐蚀小，净化后烟气烟温高，利于烟囱排放扩散，投资省占地少易于国产化等。
但是也有比较明显的缺点，它只适合煤种含硫量《2%，脱硫率低，脱硫率大概只有70%－90%，不能适应目前对SO2的排放限制越来越严的环保要求。
与常规煤粉炉相比，由于脱硫剂的加入和增湿活化的使用，会对锅炉的运行产生一定影响，比如结灰结渣，对锅炉受热面的磨损加重，也使锅炉效率降低。
该技术还需要改动锅炉，这些都会影响锅炉的运行。
对现有的除尘器也产生了响，由于灰量增加，除尘器效率应提高。
2）半干法烟气脱硫工艺是采用吸收剂以浆液状态进入吸收塔（洗涤塔），脱硫后所产生的脱硫副产品是干态的工艺流程。
常见的半干法烟气脱硫技术主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺等。
其中循环悬浮式半干法烟气脱硫技术较为成熟，应用也较为广泛。
3）湿法烟气脱硫（FGD）的基本原理是碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫。
主要有两种方法，一种是石灰石（碳酸钙），即钙法；一种是氨，即氨法。
钙法烟气脱硫工艺是采用石灰石（碳酸钙）洗涤S02烟气以脱除S02。
钙法烟气脱硫技术以其脱硫效率较高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。
氨法脱硫（FGD）系统，是当今最先进的S02排放控制技术。
它不但脱除烟气中95%以上的S02，而且生产出高附加值的硫酸铵化肥产品。
该系统利用各种浓度的氨水（或液氨）作为脱硫剂，生成的硫酸铵浆液，输送到浓缩脱水处理系统。
FGD系统中使用的氨水需要量，由PH控制阀来自动调节，并由流量计进行测定。
硫酸铵结晶体在脱硫塔中被饱和的硫酸铵浆液结晶出来，生成3—5%重量比左右的悬浮粒子。
这些浆液经过初级和二级脱水，然后，再送到硫铵分离及固体硫铵制备工段进行进一步脱水、干燥、冷凝和存储。
流程图如下：
丁h应土F薩翩
03-2-4氨-肥法工艺硫程
优点：
（1）技术成熟，运行可靠性好，不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。
该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产品为硫酸铵化肥。
氨－肥法属于回收法，将烟气中的S02作为资源，回收生产使用价值较高的硫铵，减少污染，变废为宝。
（2）脱硫化学吸收反应速度快，脱硫效率高。
可以采用较小液气比，降低能耗和操作运行费用，并可减少设备尺寸。
由电除尘器回收粉煤灰，以便进行综合利用。
（3）原材料来源丰富，可以采用液氨、氨水、废氨水，还可以采用化肥级碳铵。
吸收剂配制系统简单，工艺流程紧凑，设备少，
（4）与石灰石－石膏法相比，占地面积小，布置具有较大灵活性。
在脱硫的同时除去部分粉尘，具有一定除尘效果。
脱硫的副产品为硫铵，废渣较少，硫铵可作农用化肥出售。
（5）该脱硫工艺在脱硫的同时，也可以除氮，具有20%以上的除氮效率。
（6）相对钙法而言，亚硫酸铵溶液不会产生结垢现象，能确保脱硫塔长周期运转。
利用液氨（氨水），吸收S02，原材料供应可靠、方便、价格便宜；能适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上，脱硫副产物硫铵可作为肥料外销。
（7）从投资和运行成本来看，氨法比其他工艺稍低，其他方法的副产物需建后处理装置才能有出路，而一般公司不可能有较大堆场来存放。
钙法在美国、德国、日本等发达国家中，它占据着90%以上的市场份额。
这是由其国情决定的。
这些国家煤在其能源结构中所占的比重不大。
在美国和德国，煤在其一次能源中约占20%。
而在日本，煤在其能源结构中只占15%；日本是一个岛国，石灰石资源丰富，但缺乏天然石膏资源。
脱硫产品为石膏，正好弥补其紧缺的石膏资源。
石灰石－石膏法路线占地面积很大，且投资较高，脱硫副产石膏
质量较差，用途很有限。
如果采用循环流化床法，脱硫产品为主要含亚硫酸钙的混合物，基本上没有什么用途，只能堆放，而且占地面积也很大。
F面就几种常见的氨钙工艺作简单比较:
氨-肥法
钙法
石灰石-石膏
工艺
喷雾干燥法
炉内喷钙+尾
部增湿
旋流板塔湿
式吸收法
技术成熟程度
成熟
成熟
成熟
成熟
成熟
适用煤种
不限
不限
中低硫煤
中低硫煤
不限
单机应用经济
性规模
50MW及以上
200MW及以上
100MW及以
下
200MW及以
下
200MW及以下
脱硫率
95%以上
95%以上
75-80%
75-80%
75-90%
吸收剂
氨/氨水
石灰/碱液/
石灰石/石灰
石灰
石灰石
电石渣等
吸收剂利用率
97%以上
90%以上
50-70%
约40%
85%以上
能耗
中等
高
副产物
硫铵/硫酸
石膏
亚硫酸钙
亚硫酸钙
亚硫酸钙/硫
酸钠等
副产物处置
全部利用
少量利用大部
分抛弃
抛弃
抛弃
抛弃
废水
无
有
无
无
少量
废气（CO2
无
有
有
有
有
占地面积
小
大
中
小
中
市场占有率
一般
较高
一般
一般
一般
云南解化、天津碱
珞璜、
国内应用
厂、三门峡亚能电
力、湖北化肥厂、
北京、
半山、
黄岛、
白马
下关、
钱清
多家
扬子石化、
重庆等
重庆中梁山、鲁西
化工、山东众泰电
厂等
江南氨-肥烟气脱硫技术
“九五”期间，在国家发展计划委员会、国家科技部、国家教育部的
共同支持下，完成了国家“九五”重点科技攻关项目、国家“863”计划
项目“二氧化硫废气回收净化新技术的工程化”，开发了一种新的火电厂
烟气S02回收净化用的氨-肥法脱硫新技术。
该技术于2005年在江苏世纪江南环保有限公司总承包承建的天津碱
厂260t/h锅炉烟气脱硫工程上通过了由国家发展和改革委员会、国家科技部、国家教育部共同主持的专家鉴定和验收。
这是国内首例成功地在电站锅炉上实施氨-肥法脱硫的装置，各项指标在脱硫业处于领先。
江苏世纪江南环保有限公司取得了该技术在国内的独家使用权，同时江苏世纪江南环保有限公司还拥有14项氨法脱硫专利，涵盖了氨法脱硫技术所有领
域。
以氨为脱硫剂生产硫铵的氨法脱硫技术路线，可以节省投资，降低原
料成本，并实现以废治废，不产生二次污染，一举多得，是一个非常理想的技术路线。
更为重要的是本法装置占地较小，可满足大部分公司脱硫场地紧张的现状要求。
江苏世纪江南环保有限公司已建工程有天津碱厂260t/h锅炉、河南
亚能天元电力公司100MW机组、云南解化集团130t/h+3X75t/h锅炉烟气脱硫工程、山东鲁西化工股份有限公司第一化肥厂3X130t/h锅炉及工业
园区3X260t/h锅炉烟气脱硫工程、扬子石油化工有限责任公司4X220+410t/h锅炉烟气脱硫工程改造项目、济南明水大化集团热电公司2X
130+75t/h锅炉烟气脱硫工程。
3X130+75t/h锅炉烟气脱硫工程、山东众泰电力公司2X135MW机组锅炉
烟气脱硫工程等、贵州天福化工有限责任公司4Xl30t/h锅炉烟气脱硫工
程、华鲁恒升化工股份有限公司热电厂3X75+4X240t/h锅炉烟气脱硫工程。
氨－肥法脱硫技术原理
氨法脱硫技术以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础：
SO2＋H2O＋xNH3=（NH4）xH2-xSO3
（1）
因此，用氨将废气中的SO2脱除，得到亚硫铵中间产品。
将亚硫铵氧化为硫铵，如反应
（2）。
（NH4）XH2-XSO3+1/2O2+（2-x）NH3=（NH4）2SO4
（2）
采用压缩空气对亚硫铵直接氧化，并利用烟气的热量浓缩生产硫铵溶液，投资低，能耗省。
工艺流程锅炉引风机来的烟气进入脱硫塔后，首先被洗涤降温，然后用氨化吸收液循环吸收烟气中的S02生产亚硫铵。
脱硫后的净烟气经除雾后含S02量w400mg/Nm3（标态、湿基），水雾量小于75mg/m3,由塔顶烟囱排放。
吸收剂氨与吸收循环液混合后进入吸收塔，吸收烟气中的SO2形成亚硫酸铵溶液，亚硫酸铵溶液在吸收塔底部被鼓入的空气氧化成硫酸铵溶液，硫酸铵溶液泵入洗涤降温段洗涤烟气，将烟气温度降低的同时自身得到浓缩。
浓缩后的硫酸铵溶液送入硫铵装置。
固含量约10%的浆液经结晶泵送至硫铵工序经旋流器脱水后形成固含量40%左右的硫铵浆液，清液进入料液槽；固含量40%左右的硫铵浆液进入离心机进行固液分离，形成含水3%左右的湿硫铵，母液溢流到料液槽；含水3%左右的湿硫铵经干燥机干燥，得到水分＜1%的硫铵，进入包装机包装即可得到商品硫铵；料液槽内的液体经料液泵送回循环槽。
自动化水平
2.5.1系统描述
自控设计将本着技术先进、安全可靠、操作方便和经济合理的原则进行。
在节省投资的前提下，尽可能提高装置自动化水平，以提高产品的产量和质量，同时减轻操作人员的劳动强度。
根据本工艺的技术的特点，本方案拟采用PLC系统对整个装置进行监视和控制。
在控制室进行集中显示、记录、报警和控制。
实现根据烟气中SQ含量的变化，自动调节脱硫剂氨的加入量；并在硫铵生产系统实行自动控制。
PLC系统具有连续控制和逻辑控制功能。
PLC系统以微处理机为基础，集中管理而分散控制的分散型控制系统，与常规模拟仪表构成的系统相比具有更丰富的运算控制功能与逻辑运算功能、更高的控制品质。
在PLC操作站上能够显示整个装置的各类工艺参数和机泵的运行状态；对于重要的工艺参数进行自动控制；能够定时或及时打印多种规格的生产报表；可以及时显示参数越限、生产事故或系统故障信息；具有自诊断功能，并提供丰富的操作指导信息；能够显示历史趋势，易于操作和维护；具有各种冗余措施，可靠性高，系统运转率高；易于和计算机管理网络相连，便于全厂优化及管理。
2.5.2系统组成部分
PLC主要分操作单元、控制单元和通讯网络三部分：
操作单元
操作单元由2台操作站和1台打印机组成。
每台操作站分布包括21”彩色CRT、标准键盘、鼠标等；其中1台操作站可用作工程师站。
控制单元
控制单元由1台控制器与相应的机柜组成。
其中CPU模块、电源模块、通讯模块采用冗余配制；各类I/O卡件按实际点数留有10－15%的备用量。
通讯网络系统的通讯网络也采用冗余配制。
控制部分采用较为先进的系统控制器。
2.5.3设备选型
（1）仪表信号传输采用下列方式：
•电动模拟量信号采用4〜20mADC;
•气动信号采用20〜100kPa;
•开关量输入、输出信号采用无源触点。
（2）各仪表均采用国际单位制。
（3）各控制阀、流量计的计算均采用制造厂标准。
（4）所有仪表均经过类似装置的运行证明是成功可靠的。
主要设备
2.6.1概述
为了确保将本项目建成为具有先进水平的烟气脱硫装置，并节省工程建设投资，本技术的生产设备除关键设备如喷头等外，将全部选用国产化设备。
本装置化工设备有各类定型和非标设备，其中非标设备按设备在生产工艺过程中的作用原理，有脱硫塔、循环罐等；本装置设备的设计压力基本为常压，非标设备大部分是在制造厂制造，脱硫塔需在现场组装。
2.6.2烟气系统
（1）系统概述从锅炉引风机后的烟道引出的烟气，进入吸收塔，在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再由塔顶湿烟囱排入大气。
在各自锅炉烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动和FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
（2）设计原则
当锅炉燃用设计和校核煤种时，从起动到BMCR工况条件下，FGD装置的烟气系统都能正常运行，并留有一定的余量。
在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置带气体密封结构的双百叶挡板用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护。
在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。
所有的烟气挡板门应易于操作，在最大压差的作用下应具有100%的严密性。
2.6.3SO2吸收系统
1）技术要求
氨水通过循环泵送至塔内喷嘴系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，在脱硫塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。
硫铵排出泵将硫铵浆液从脱硫塔送到硫铵脱水系统。
脱硫后的烟气夹带的液滴应在脱硫塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过保证值。
2）脱硫塔
使用介质：
湿SO2气体、亚硫铵溶液
设备材质：
钢防腐
结构型式：
组合塔
包括脱硫塔壳体、喷嘴及所有内部构件、除雾器塔体防腐及外部钢结构、保温紧固件等。
塔体的预组装应在制造厂内完成，塔内防腐材料施工可在现场完成。
尽可能减少脱硫塔内部件。
脱硫塔内所有部件均能承受最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不应对任何系统和设备造成损害。
脱硫塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。
脱硫塔设计成气密性结构，防止液体泄漏。
为保证壳体结构的完整性，尽可能使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用。
塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方应进行密封，防止泄漏。
塔的整体设计应方便塔内部件的检修和维护，塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等都设有通道以便于清洁。
脱硫塔烟道入口段设计成能防止烟气倒流和固体物堆积，并有冲洗水间歇冲洗。
脱硫塔配备有足够数量和大小合适的人孔门和观察孔，便于安装、操作及维护。
脱硫塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成，喷淋系统合理分布要求的喷淋量，使烟气流向均匀，使氨液与烟气充分接触和反应。
序号
防腐部位
介质条件
衬里方案
1
上段（集液器以上1m
处至顶部及顶部）
50—60C，PH5-8，含（NH）2SQ,SO,NH3,
H2O等
玻璃鳞片衬里
2
中段（隔板〜集液器
以上im
60—70C，PH5-6含（NH）2SQ,SQ,H2O等
玻璃鳞片衬里
3
喷淋层上部1m至下部
1m处壁部
玻璃鳞片衬里和玻璃钢加强
4
喷淋层下部1m处至液
面上方1m处壁部
玻璃鳞片衬里
5
隔板（碳钢板，无孔）
玻璃鳞片衬里和玻璃钢加强
6
底板及1m以下塔壁
50—60C，PH5-8
含（NH）2SQ,SQ,NH3,
H2Q等
玻璃鳞片衬里和玻璃钢加强
7
吸收塔壁烟气进口区
域（塔壁在进口上2
米、下1米，左右各2米的区域）
玻璃鳞片衬里；该区域使用的乙
烯基酯树脂耐180C高温
8
其余部位塔壁
玻璃鳞片衬里
9
烟气进口
60—70C，PH5-6含（NH）2SO4,SQ,H2Q等
玻璃鳞片衬里；该区域使用的乙
烯基酯树脂耐220C高温
10
出口烟道
50—75C，PH5-8
含SQ,NH3，H2Q等
玻璃鳞片衬里
11
接管、人孔及接口处
焊缝部位
60—70C，PH5-6含（NH）2SO,SQ,H2Q等
冋所在区域，若无加强，加衬一层
玻璃钢
3）除雾器
除雾器安装在脱硫塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴。
除雾器材料采用带加强的阻燃聚丙稀，能承受高速水流冲刷，特别是人工冲洗造成的高速水流冲刷。
除雾器冲洗用水为FGD工艺水。
4）脱硫塔浆液循环泵
LC系列泵是襄樊五二五公司引进法国日蒙•施乃德（J•S）公司离心泵制造技术和奥特•桑伯尔（H•S）公司耐腐蚀磨蚀材料
（F30%CrMo、Z3CNUD26・05M、Z3NCDU25•20•04M）冶炼铸造技术的完美结合，该项引进技术通过了国家重大办、机电部装备三司和中国化工装备总公司主持的验收，LC系列泵以其优良的水力性能和卓越的耐腐蚀抗磨蚀性能在磷复肥、磷化工等行业深受用户青睐，已成为许多苛刻工位的首选泵型。
该公司是磷肥硫酸行业用泵定点生产单位。
该系列泵是在两相流理论及实际应用经验相结合的基础上设计出来的。
它充分考虑了固体物良好的通过能力、可靠性、过流件的使用寿命、效率等因素，是输送含固相介质的理想泵型。
该系列泵有涡流叶轮、单流道叶轮、双流道叶轮、叶片叶轮、半开式叶轮等多种叶轮形式。
可满足矿浆、料浆、颗粒悬浮液、带状纤维和少量含气工况介质的要求。
叶轮前后盖板均设有背叶片。
前背叶片的作用主要是减少介质向泵入口方向的泄漏和平衡轴向力，后背叶片的作用主要是降低轴封的密封压力和阻止固相介质进入轴封，从而提高轴封的可靠性并延长其使用寿命。
叶轮轮轂与泵盖之间有一较大的锥形空间，也有效地阻止了固相介质进入轴封的可能性。
叶轮轮轂与轴的连接配合采用锥面。
这种结构一方面保证了轮轂与轴的配合的紧密性，另一方面为叶轮的装卸和维修提供了很大的方便。
泵设有轴向调整装置，当过流件出现一定的磨蚀或腐蚀后，可通过调整装置调整叶轮与壳体的间隙，使泵性能得到最大限度的恢复。
该系列泵设计有多种密封形式：
填料密封、副叶轮填料密封、飞铁密封、单端面机械密封、双端面机械密封、特殊机械密封，针对不同的工况、不同的用户要求，选用不同的密封形式。
我们选择的过流件选材为2605耐磨蚀材料。
5）氧化风机
氧化风机应能提供足够的氧化空气，氧化风管应布置合理，使脱硫塔内的亚硫酸铵充分转化成硫酸铵。
氧化风机采用风冷。
氧化风机保护和控制由PLC实现。
6）烟气塔顶直排
（1）概述脱硫后烟气排放有两种方式，一种是经过再热后排放，一种是将烟囱防腐，烟气直接进入烟囱（即湿烟囱排放），目前国外脱硫装置一般都采用湿烟囱排放。
本次方案即是按照净烟气塔顶湿烟囱直排来考虑的。
此方案的核心技术是我公司拥有的专利《脱硫排烟一体化设备ZL032》，专利针对氨法脱硫的特点开发了在吸收塔塔顶设置湿烟囱进行烟气直排的技术。
（2）烟气塔顶直排介绍湿法脱硫装置采用烟气塔顶直排有以下几点优势：
1）系统更加可靠
采用湿烟囱排放，系统中不在需要再热设备，避免了再热设备的堵塞，同时也减少了系统故障点，系统运行更加稳定、可靠。
2）系统运行更加经济
采用湿烟囱排放，烟气不需要再热，节省了再热蒸汽的费用，同时由于没有再热设备，脱硫系统阻力也可以降低500Pa左右，减低了脱硫风机的电耗
3）有利于工程施工
湿烟囱排放方案在施工中与原有烟道的对接工程量较烟气再热方式有较大
减少，缩短了因烟道对接导致的锅炉停工时间，施工更加方便。
4）运行控制更加方便灵活
由于减少了流程，脱硫装置运行时不需对加热器等进行控制，且脱硫装置投运与停运时也减少了操作环节，操作控制更方便对锅炉的影响也将降低。
本工程主要设备一览见下表
工艺设备一览表
序
号
名称
规格
材质
单位
数量
单价/万
元
总价/
力兀
1
膨胀节
2000*2800
非金属只
4
2
挡板门
2000*2800
组合件只
4
11
44
3
密封风机
配套于挡板门
组合件只
2
4
烟道
2000*2800*15000（L）
碳钢套
1
25
25
5
烟道
3000*2800*15000（L）
碳钢套
1
32
32
6
脱硫塔
$7mXH37m+^xH53m
钢衬鳞
台片口
1
610
610
7
循环槽（带搅
拌）
60m3,$4.4mXH4.0m
FRP台
1
28
28
8
工艺水槽
40m3,$3.6mXH4.0m
碳钢台
1
6
6
9
检修槽
$7mXH13m
钢衬鳞
台片口
1
48
48
10
一级循环泵
300m3/h,H=45m
组合件台
3
8
24
11
二级循环泵
200m3/h,H=45m
组合件台
2
6
12
12
结晶泵
20m3/h,H=45m
组合件台
2
13
工艺水泵
20m3/h,H=80m
组合件
台
2
14
检修泵
100m3/h,H=20m
组合件
台
1
16
自吸泵
20m3/h,H=20m
组合件
台
1
2
2
硫铵系统
1
料液槽（带
搅拌）
40m3,$3.6mXH4.0m
FRP台
1
15
15
2
料液泵
20m3/h,H=30m
组合件台
2
2
4
3
氧化风机
40m3/min.
组合件
台
3
18
54
4
缓冲槽
6m3
FRP台
1
5
离心机
HR400
组合件
台
2
32
64
6
旋流器
20m3/h
组合件
套
升级会员 