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实现资源良性循环利用
2018-10-11 13:59

  这里选用单塔氨法脱硫工艺。具体工艺流程是:锅炉出口原烟气经电除尘器除去99%以上的烟尘后,从吸收塔中部进入吸收塔;吸收液由循环泵打入喷淋管道,经喷嘴喷淋而下,雾化状的吸收液与烟气逆流充分撞击,混合接触反应生成亚硫酸铵;塔顶部的二级除雾器去除脱硫净化后烟气夹带的绝大部分雾滴,使其雾滴含量<75mg/Nm3,净化后烟气由烟囱排出;脱硫产物亚硫酸铵在吸收塔底部被氧化风机鼓入的空气氧化成硫铵;料液取出泵将35%的硫氨溶液从脱硫塔取出后打入母液箱,再进入蒸发结晶器;蒸发结晶器设置有抽真空系统,硫铵溶液在其中70℃左右就达到沸点,比正常蒸发下降了40℃,大大降低了蒸汽用量;蒸发结晶器出口含固量为30%的硫酸铵料浆,经离心机进一步分离,干燥机造粒,就得到含水率低于3%纯度较高的硫酸铵产品。石灰石石膏法工艺是将磨成粉状的石灰石与水混合,搅拌制成30%的吸收浆液,不断补充到吸收塔内;经升压风机增压的原烟气流经烟气换热器(GGH)后温度降至100℃,随即进入吸收塔;循环浆液通过循环泵向上输送,由喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中,烟气在塔内向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤,气体和液体得以充分接触以便脱除SO2、SO3、HCl和HF,同时生成的CaSO3在吸收塔底部与鼓入的氧化空气发生化学反应,最终生成石膏;吸收塔底部的石膏浆液先在水力旋流分离器中稠化至含固量约为40%,然后排出反应塔,经带式真空过滤机过滤,脱除大部分水得到含水量小于10%的石膏;脱硫后的净烟气经两级除雾器去除水,再返回至GGH进行加热,温度由50℃升至80℃以上,通过烟道进入烟囱排向大气。

  这两种脱硫技术由于吸收剂和反应产物粘度大,均存在腐蚀和堵塞现象,这也是湿法脱硫的“诟病”,因此对设备材质要求高。它们的主要工艺技术指标,相比较而言,石灰石石膏法工艺成熟,设备国产化程度和系统利用率高,而氨法脱硫工艺脱硫效率高,而且脱硫过程中形成的亚硫铵对NOx具有还原作用,可同时脱除氮氧化物。石灰石石膏法缺点是占地面积相对较大,几乎是氨法的两倍;脱硫塔阻力大,需要增压风机,浆液循环量大,耗电量较高;不能很好地脱除SO3和NOX等污染物。氨法存在的主要问题是排出烟气中的氨生成亚硫酸铵、硫酸铵和氯化铵等难以除去的气溶胶,造成氨损失和烟雾排放;硫铵结晶过程能耗大,加热器材质要求较高。

  具体经济技术指标来看,石灰石石膏法所用的石灰石价格低廉,而氨法脱硫的吸收剂氨的费用较高,占运行成本的比重较大。值得注意的是,随着工艺和设备国产化程度的不断提高,石灰石石膏法平均单位造价已由20世纪80年代引进国外技术时的1200元/kW,降到了现在的100元/kW,甚至更低,这使其运行费用主要集中在电耗上。氨法脱硫成本较高,但脱硫副产品的销售收入可以抵消大部分,使其发电成本低于石灰石石膏法,可以预测当烟气中硫含量更高时,项目完全有可能实现盈利。也就是说氨法脱硫经济效益随烟气中的SO2含量的增加而更佳,尤其适合中高硫煤。

  氨法对环境适应性广,其副产物主要是化肥,且在工艺过程中无废水和废渣排放,实现资源良性循环利用,将我国烟气脱硫工业与化肥工业密切相结合,使得脱硫剂NH3来自于化肥工业,又回到化肥工业,火电厂的能源环保可形成一个自负盈亏的化肥产业。石灰石石膏法暴露出的环保问题较多,首先在脱硫过程中会产生大量的CO2,在大气层中超量沉积,将加剧温室效应,导致全球气候变暖,这与我国将建设低碳社会的战略目标相背离。其次脱硫最终产物主要是石膏,其综合利用存在着多方面的制约。目前脱硫石膏主要应用于水泥缓冲剂,但脱硫石膏中尚含有10%的附着水,由于水泥厂的生产设备如料仓、输送设备及计量设备等都是为天然石膏设计的,换成脱硫石膏时,易出现膨料、下料不畅等问题,从而造成设备堵塞。据统计目前我国脱硫石膏的利用率不超过10%,其他大部分抛弃处置,不仅占用了大量土地,也对环境存在极大的威胁。如果要使脱硫石膏可以利用则需增加投入比抛弃处置高约30%的建设费用,而我国天然石膏资源丰富,市场价格不高,因此脱硫石膏不具备竞争优势。脱硫工艺过程中还产生了一定量呈弱酸性的废水,pH值为5.0~6.0,废水水质比较特殊含有石灰石、亚硫酸钙、石膏及煤中的卤素和重金属等,其中部分重金属离子是国家环保标准中要求控制的第一类污染物,处理难度较大。

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