江南環(huán)保設(shè)計院 林 海
石灰石-石膏法脫硫與氨法脫硫的對比研究
江南環(huán)保設(shè)計院 林 海
大型火力發(fā)電廠鍋爐尾氣中含有大量硫,若不經(jīng)處理直接排放,會對環(huán)境造成嚴重的污染。石灰石–石膏法作為一種火力電廠鍋爐煙氣脫硫方法,由于工藝成熟、適應(yīng)于大型鍋爐所產(chǎn)生的煙氣脫硫等優(yōu)勢,得到了廣泛應(yīng)用。但是,隨著國家優(yōu)質(zhì)煤種計劃供應(yīng)數(shù)量的下降,煤價逐年攀升,鍋爐燃用高硫煤的情況也越來越多,石灰石–石膏法脫硫方法也逐漸顯示出不適應(yīng)的情形。在這種情況下,氨法脫硫等其他脫硫方法日益引起人們的重視。因此,在未來的脫硫設(shè)計中,工程人員需要了解不同脫硫方法的主要特點,選擇經(jīng)濟合理的脫硫方法。
石灰石–石膏法脫硫是指以石灰石為原料,粉碎、制漿后用作吸收劑。這種脫硫方法適合大型裝置的煙氣脫硫,如大型火力發(fā)電機組脫硫。該方法工藝成熟可靠,控制簡便,脫硫效率高,穩(wěn)定性高。但是仍存在一些不足,具體如下。
1.副產(chǎn)品脫硫石膏經(jīng)濟市場急度縮小,目前已大多作為固體廢棄物堆存處理,成為二次污染源;同時,堆存場地的尋找和成本也成為經(jīng)濟負擔(dān),很多堆場往往成為永久性的廢固堆放場。
2.該脫硫法每脫除1 t二氧化硫約增加0.7 t二氧化碳排放量,環(huán)保負效應(yīng)較高。
3.作為吸收劑的石灰石,其供應(yīng)成本越來越高,品質(zhì)要求也越來越高。
4.要滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn),老裝置改造比較困難。高硫煤要想達到97%的脫硫效率,改造困難;脫硫裝置因硫份的增加需要大量增加噴淋量,從而需要增加大量的脫硫設(shè)備,如循環(huán)泵;同時還需要增大設(shè)備容量,如風(fēng)機、補給水泵流量等;造成場地緊張,能耗增加。
氨法脫硫是以堿性強(氨的堿性強于鈣基吸收劑)、活性高、生產(chǎn)容易、市場化高的液氨(或氨水)作吸收劑,吸收煙氣中的二氧化硫,最終轉(zhuǎn)化為硫酸銨化肥。和石灰石–石膏法脫硫相比,氨法脫硫具有如下特點。
1.脫硫工藝簡單。氨法脫硫工藝系統(tǒng)簡單,不需要鈣法脫硫龐大的制漿系統(tǒng);沒有固廢排放,副產(chǎn)物為市場容量大、可利用的硫酸銨化肥,可以作為商品直接銷售給農(nóng)戶使用;吸收劑不含碳,不額外增加二氧化碳排放,符合循環(huán)經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟的發(fā)展要求。
2.脫硫效率高,煤種適應(yīng)性強。氨吸收煙氣中的二氧化硫?qū)儆跉猕C氣或氣–液反應(yīng)過程,反應(yīng)速率快,反應(yīng)完全,吸收劑利用率高;對高含硫煤種,脫硫效率超過98%,脫硫效果穩(wěn)定,適應(yīng)性廣。由于吸收劑活性強,液氣比相對較小,配套的設(shè)備可以以較低選型參數(shù)參加到較大的脫硫裝置中;設(shè)備體積小,占地少,更利于老系統(tǒng)改造。
3.節(jié)能減排,經(jīng)濟效益好。所需設(shè)備少、設(shè)備參數(shù)小,裝置用電率低,耗電量少,間接降低了碳排放。
4.副產(chǎn)品可以增值,1 t液氨吸收劑大約可產(chǎn)3.8 t副產(chǎn)品硫酸銨。
5.無廢水排放。相比石灰石法,氨法脫硫系統(tǒng)中的濾液最終成為硫銨結(jié)晶體,無廢液排放。
6.系統(tǒng)具有同步脫硝功能。氨法脫硫的同時具有一定的脫硝效果,目前很多技術(shù)機構(gòu)都在積極研究氨法脫硫的同時脫銷的工藝;隨著工藝的改進,其脫硝功能將會越來越強。
7.流程短,設(shè)備少,易維護。與石灰石–石膏法相比,氨法無制粉、制漿工序,無廢水處理工序;設(shè)備檢修量小。目前,國內(nèi)先進氨法脫硫裝置的各項指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平,脫硫效率超過98%,凈化后的煙氣中氨的濃度不超過8 mg/Nm3,凈化后的煙氣中霧滴的濃度不大于75 mg/Nm3,氨利用率在97%以上,裝置可利用率查過95%,副產(chǎn)品硫酸銨達到國家GB535–1995一等品標(biāo)準(zhǔn)。本文,筆者以某2×300 MW機組熱電脫硫項目為例,對其采用不同脫硫方法經(jīng)濟效益進行分析。氨法脫硫和石灰石–石膏法脫硫的具體效益對比見表1。
表1 氨法脫硫和石灰石–石膏法法脫硫經(jīng)濟效益對比
由表1可知,氨法脫硫在一般經(jīng)濟性上較石灰石–石膏法脫硫有較大優(yōu)勢。
脫硫方法多種多樣,但是具有工藝設(shè)計簡便易行,效果顯著、可靠,設(shè)備、設(shè)施技術(shù)成熟,產(chǎn)品國產(chǎn)化高、容易購置、脫硫市場廣闊的方法卻不多。就目前世界減排形勢來看,削減硫的氣態(tài)排放特別是電廠產(chǎn)生的硫份,具有十分重要的意義。大城市周邊必然設(shè)有大型火力電廠;盡管電廠現(xiàn)在選址因很多政策的標(biāo)準(zhǔn)限制,不可能在市中心造成直接的影響,但是對城市及周邊區(qū)域來講,無論是二氧化硫酸降還是形成顆粒物硫酸鹽,都對環(huán)境有很大的影響,而且其副產(chǎn)物容易造成二次污染。因此,研究新的電廠脫硫工藝,對于保護環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。
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