淺析煙氣脫硫工藝的優(yōu)劣性

喬二浪，喬林艷，王有斌，曹 梯

(1.陜西榆能化學材料有限公司，陜西 榆林 719000；2.國家能源鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 017209)

1 煙氣脫硫工藝簡介

目前應用到工業(yè)化生產(chǎn)中的主要脫硫工藝有濕法、半干法和干法。濕法脫硫旨在將脫硫劑以漿液的形式注入反應器，其生成物也以漿液的形式排出，具體工藝因脫硫劑不同而異。濕法脫硫工藝適用范圍廣，脫硫效率高，運行穩(wěn)定，市場占有率>85%，但其投入費用較高，常用的濕法脫硫有石灰石法、氧化鎂法、氨法等[1]。半干法脫硫是指濕態(tài)脫硫，干態(tài)排出，兼具濕法和干法的優(yōu)勢，半干法脫硫的效率60%-80%。干法脫硫是指加入的脫硫劑為干態(tài)，產(chǎn)物仍為干態(tài)的脫硫工藝。干法脫硫反應速度慢，效率<50%，穩(wěn)定性差，投入和運行成本低，脫硫過程無廢水廢酸產(chǎn)生，腐蝕小，煙氣溫降小，有利于煙囪排氣[2]。

2 煙氣脫硫方案的選擇

陜西榆能化學材料有限公司鍋爐煙氣中SO2含量約為500 mg/Nm3，需降至50 mg/Nm3以下，為了滿足排放標準，要求SO2最低脫除效率為：

脫除率=

由上述公式可知煙氣中SO2脫除效率=(500-50)/500=90%，通過效率進行如下篩選：(1)干法脫硫效率低于50%，經(jīng)過脫硫處理后滿足不了環(huán)保排放的要求，所以不采用；(2)半干法脫硫效率一般在60%—80%，其中DSC-M半干法脫硫效率可以得到85%以上；(3)濕法脫硫效率基本都在95%以上，主要有氧化鎂法、石灰石法、氨法、雙堿法等幾類。經(jīng)篩選，榆能化學材料公司熱電車間的煙氣脫硫可以選用石灰石法、氧化鎂法、雙堿法、氨法、10CBF半干法等，現(xiàn)將以上幾種備選方法簡介如下：

2.1 石灰石法

石灰石—石膏法脫硫工藝以石灰石作為吸收劑，預制成粉末狀，再與水混合呈乳狀漿液注入吸收塔內(nèi)與煙氣混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣在空氣作用下發(fā)生氧化反應生成石膏[3]。脫硫處理后的煙氣經(jīng)除霧器除去細小液滴，經(jīng)煙囪排放，石膏漿脫水后回收利用，不飽和的漿液再循環(huán)。石灰石—石膏法是目前工業(yè)化中最成熟、脫除率最高、應用最廣的脫硫工藝，適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫處理[4]。

2.2 氧化鎂法

氧化鎂法脫硫劑是由氧化鎂粉與熱水熟化制成的氫氧化鎂溶液，在洗滌塔內(nèi)洗滌高溫煙氣，吸收二氧化硫再經(jīng)氧化反應生成硫酸鎂溶液，再經(jīng)結晶處理后得到七水硫酸鎂和其他副產(chǎn)品[5]。氧化鎂脫硫工藝有如下優(yōu)點：①氧化鎂反應活性高于氧化鈣，氫氧化鎂堿性強于氫氧化鈣，在反應中氧化鈣顆粒與二氧化硫反應生成硫酸鈣覆蓋膜，不影響后續(xù)反應。②鎂基脫硫劑投資少，這是由于氧化鎂的相對質(zhì)量是氧化鈣的71%，碳酸鈣的40%。③副產(chǎn)品溶解度較高，懸浮物不易聚集沉降。④無次生污染，副產(chǎn)物亞硫酸鎂與硫酸鎂的水溶液可直接外排。

2.3 雙堿法

雙堿法采用的脫硫劑為反應性能良好的鈉基或鎂基吸收劑，其反應中間產(chǎn)物再與鈣基吸收劑發(fā)生二次反應，鈉基或鎂基吸收劑還原再生，最終副產(chǎn)品為石膏。此過程起吸收作用的為高效的納鎂基型，而實際消耗的卻是市場價值較低且易于獲得的石灰石[6]。該工藝結合了石灰法與鈉堿法的特點，即解決了前者易結垢的問題，又兼具后者吸收效率高的優(yōu)點。但由于脫硫劑的再生過程復雜，目前應用還不夠成熟。

2.4 氨法脫硫

氨法脫硫的工藝原理是將液氨蒸發(fā)產(chǎn)生氨氣，再制備成一定濃度的氨水，煙氣中的SO2在溶液中與NH3反應生成亞硫氫銨，在富NH3環(huán)境中二次反應生成亞硫酸銨，由外界不斷地補充反應消耗的氨氣[7]，不斷地吸收SO2，飽和態(tài)的濃溶液經(jīng)結晶離心處理后得到硫酸銨和亞硫酸銨產(chǎn)品，可用于氮硫肥料的制備，也可單獨使用，市場需求可觀。因此，氨法脫硫工藝是比較經(jīng)濟合理的選擇。

2.5 10CFB煙氣脫硫

10CFB煙氣脫硫是指吸收劑以懸浮狀態(tài)在脫硫塔和除塵器之間循環(huán)使用，與煙氣中的SO2充分接觸反應達到脫除的目的。主要過程為：(1)吸收劑的預制與輸送；(2)煙氣霧化增濕調(diào)溫后與脫硫劑充分接觸；(3)二氧化硫的吸收；(4)增濕活化；(5)物料循環(huán)再利用；(6)副產(chǎn)物后續(xù)處理。它不僅工藝流程簡單、占地少、投資小以且副產(chǎn)物可綜合利用，而且能在低鈣硫比(Ca/S=1.2-1.3)情況下達到較高的脫硫效率。

3 煙氣脫硫主流廠家的相關數(shù)據(jù)

3.1 石灰-石膏法脫硫工藝

利用石灰作為SO2的吸收劑的濕法脫硫，以脫硫塔、吸收塔漿液循環(huán)泵、流化風機、石灰石漿液泵、真空脫水皮帶機、真空泵、濾布沖洗水泵為主要設備的公司有：①廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司②羅浩斯實業(yè)發(fā)展有限公司③山東福源節(jié)能環(huán)保工程有限公司④北京高華藍天環(huán)?？萍加邢薰尽?/p>

3.2 氧化鎂法脫硫工藝

利用氧化鎂作為SO2的吸收劑的濕法脫硫，以脫硫塔、吸收塔漿液循環(huán)泵、流化風機、石灰石漿液泵、真空脫水皮帶機、真空泵、濾布沖洗水泵、氧化風機為主要設備的公司有：①北京高華藍天環(huán)?？萍加邢薰?。

3.3 氨法脫硫工藝

利用氨水作為主脫硫劑的濕法脫硫，硫酸銨液體形式銷售，以脫硫塔、氨洗塔為主要設備的公司有：①河南遠中裝備制造股份有限公司。

3.4 氨法脫硫+硫酸銨精制工藝

3.4.1 利用氨水作為主脫硫劑的濕法脫硫工藝，以脫硫塔、飽和塔、一級氨洗塔、二級氨洗塔、稠后器、硫酸銨冷卻器作為主要設備的公司有：①河南遠中裝備制造股份有限公司 。

3.4.2 以氨水作為主脫硫劑的濕法脫硫，以脫硫塔、漿液泵、結晶泵、氨水泵、結晶器、、濕電除塵器、工藝水泵為主要設備的公司有：①洛陽格林環(huán)保工程有限公司。

3.5 雙堿法濕法脫硫工藝

利用燒堿清液作為主脫硫劑，利用生石灰作為再生劑，以脫硫塔、脫硫塔循環(huán)泵、羅茨風機、真空脫水皮帶機、真空泵為主要設備的公司有：①河南遠中裝備制造股份有限公司。

3.6 循環(huán)流化床半干法工藝

利用酸堿反應及循環(huán)流化床內(nèi)氣固傳質(zhì)，吸收煙氣中酸性氣體SO2脫硫，以吸收塔、變頻水泵、布袋除塵器、氣力輸送裝置、氫氧化鈣粉倉、智能變量給料機為主要設備的公司有：①洛陽瑞昌石油化工設備有限公司。

4 煙氣脫硫廠家經(jīng)濟性分析

評價指標體系的確定，目的是用來評價“供求匹配”程度模型的優(yōu)劣，本文將以投資A，效率B，運行成本C，占地面積D四項作為廠家脫硫工藝經(jīng)濟性分析的評價指標，利用層次分析法對四個指標進行賦權重，然后按照兩兩比較的結果構成判斷矩陣。利用MATLAB對矩陣求解，得出每個指標的占比。四個指標賦權數(shù)值如下表1所示：

表1 四個指標賦權數(shù)值

上表中1表示投資與其自身之比；1.2表示投資與效率之比；1.5表示投資與運行成本之比；其余值以此類推。根據(jù)上表中四個指標賦權的數(shù)值列出下列矩陣：

然后利用MATLAB軟件求出其權重值分別為：投資A的權重值為E=1.2，效率B的權重值為為E=1，運行成本C的權重值為為E=1.1，占地面積的權重值為E=0.9。因此，最優(yōu)選項是低成本，高效率，較好選項是成本較高，效率較高，良好選型是成本適中，效率適中，普通選型是成本高，效率高。由于指標性質(zhì)的不同，對于指標A/C/D三項，屬于越小越好型，而指標B則屬于越大越好型，我們根據(jù)計算的權值從而建立如(2)所示綜合效應函數(shù)算出10家公司的四項指標權重后的加權累計值如下表2所示.

Z=1.2*K-F+1.1*W+0.9*M

表2 四項指標權重的加權累計值

結論

通過對投資、運行成本、占地面積、效率等四個指標加權估值綜合計算，得出的數(shù)值越小越好，由表中結果可知，選擇河南遠中裝備制造股份有限公司燒堿清液作為主脫硫劑，利用生石灰作為再生劑的雙堿法濕法脫硫工藝在幾種里面最具有優(yōu)勢，所以建議我廠采用雙堿法脫硫工藝。