几种烟气脱硫工艺及技术经济分析_李成益

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1、石油化工技术经济 第2 2卷 项目评价 几种烟气脱硫工艺及技术经济分析 李成益 中国石化扬子石 油化工有限责任公司计划处 南京l 2 0 科8 摘要 文章简要介绍 了石灰石 一石青湿法烟气脱硫 忧B F一 FGD循环流化床脱硫 M夕湿法烟气脱硫 氛 一 肥法烟 气脱硫和可再生胺脱硫等5种烟气脱硫的工艺技术 对各自的优缺点进行了对比 同时对5种烟气脱硫进行了技术经济比 较 建议各企业应根据自 身的条件开展烟气脱硫工作 关健饲 烟气脱硫氨法脱硫二氧化硫 随着国家对环境保护的重视 对火电厂锅炉 排放的烟气 中的 50 控制越来越严 火电厂大 气污染物排放标准 GB 13223 一 2X 3 已于2以

2、 4 年 1月起正式实施 照此标准 在 20 03年以前建 成的火电厂绝大多数烟气的5 0 和尘含量均不能 满足要求 也就意味着绝大多数火电厂将面临两 条选择 要么降低燃料的硫含量 要么增设脱硫 但是仅靠降低燃料硫含量 也不一定能解决烟气 中的尘含量高的问题 而目前的情况是 电煤的供 应较紧张 更不用说低硫煤了 总之 老锅炉改造 势在必行 而且脱硫 除尘一并解决 据报道 到 2 X 4 年底 全国约有2 0 GW装机 的烟气脱硫设施投运或建成 约3 0 GW装机的烟 气脱硫设施正在施工建设 在未来5年内 我 国 烟气脱硫装置的装机容量估计超过 2X GW 预 计在未来1 0年内 约有 30 0

3、GW装机的烟气脱硫 装置投运和建设 在这些装置的生产运行中 既 有成功的经验 也有值得借鉴的教训 对这些脱 硫技术进行技术经济分析 对新装置建设和老装 置改造都有着重要的意义 1 烟气脱硫技术简介 目前 烟气脱硫有数1 0种 主要有湿法和干 法两种 湿法脱硫根据使用的脱硫剂不同可分 为钙 法 钠法 镁法 氨法和海水脱硫等 因条件限制 海水脱硫只在少数地区采用 钠法的脱硫剂价格 昂贵 运行费用高 产出废液要加以进一步处理 一般也较少采用 下面就石灰石 一 石膏湿法脱硫 C L 邓 一F GD 循环流化床脱硫 Mgo 湿法烟气脱硫 氨 一 肥法 烟气脱硫 可再生胺脱硫工艺的技术经济进行比 较说明

4、文中的烟气脱 硫假设的基础条件 烟气量 126 x 10刁 N m h 50 2 含量 2Io o m扩m 3 尘含量 Zo o m岁m 烟气温度 138C C 1 1 石灰石 一石裔湿法烟气脱硫 石灰石 一 石膏湿法脱硫是目前世界上技术最 为成熟 应用最多的脱硫工艺 该工艺以石灰石 浆液作为吸收剂 通过石灰石浆液在吸收塔内对 烟气进行洗涤 发生反应 以去除烟气 中的50 反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结 晶水的硫酸钙 石膏 脱 硫后的烟气从烟 囱排 放 l 优点 技术成熟 运行可靠 目前国内烟气脱硫 的 80 以上采用该法 设备和技术很容易取得 脱硫剂石灰石易得 价格便宜 且周边已

5、有制 粉企业 副产 品 一 石膏目前有一定的市场 对 锅炉负荷变化有良好的适应性 在不同的烟气负 荷及 50 浓度下 脱硫 系统仍可保持较高的脱硫 效率及系统稳定性 2 缺点 收稿日期 二2X 巧 一 0 9 一 2 3 作者简介 李成益 男 1 96 5年出生 高级工程师 现在扬子石 油化工有限贵任会司计划处从事项目管理工作 第6期 2 X 6 李成益 几种烟气脱硫工艺及技术经济分析 占地面积较大 脱硫塔设备投资稍高 脱硫塔循环量大 耗电量较高 系统有发生结 垢 堵塞的倾向 石膏纯度须在 9 4 以上才有 出路 1 2 C L FB 一 FGD循环流化床脱硫技术 工艺流程主要 由脱硫剂制备系

6、统流化床反应 塔 电除尘器 吸收剂循环设备以及电气 自控系统 组成 锅炉排出的烟气直接进人流化床反应塔与 塔内高浓度的脱硫剂反应 完成脱硫 脱硫后的 烟气进人电除尘器除尘净化后 经引风机 由烟囱 排出 电除尘器除下的物料大部分由吸收剂循环 输送槽返回流化床循环使用 作为新鲜脱硫剂的 电石渣浆液经浆液泵 雾化喷嘴喷人塔体 烟气 循环系统 脱硫剂供给等系统均设有 自动控制回 路监控 整个系统各单元 的运行都通过控制板集 中控制 信号由一个P L C处理 l 优点 系统阻力低 确保锅炉正常运行 断面 风速高 床体瘦长 占地少 有利于现有电站锅炉 的烟气脱硫剂技术改造 负荷调节比例大 负 荷调节快 适

7、合负荷波动大的场合 系统对烟 气的含尘要求不高 系统不运行时 可直接作为烟 道使用 系统的可用率高 2 缺点 脱硫效率相对较低 国内目前运行的系统 中脱硫效率基本在8 0 左右 适应范围较小 适用范围为一炉一塔或二炉一塔 对多炉一塔则 系统的稳定性较差 脱硫产物由于含量复杂 基本无法利用 3 脱硫剂的消耗 成品产出指标 脱硫剂的消耗 1 t 50 消耗 0 9 t 生石灰或 LZt 消石灰 成品产出指标 1 t SO 产出Z t 固体废弃物 1 3M四湿法烟气脱硫技术 工艺系统主要 包括 烟气系统 50 吸收系 统 脱硫剂浆液制备系统 副产物处理系统 事故 浆液系统 工艺水系统等 l 优点 技

8、术成熟 运行可靠 氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的 脱硫工艺 在日本和美国 氧化镁脱硫在各工业 领域得到一定应用 并且目前在国内也已有使 用 但副产品抛弃不回收 脱硫效率高 在化学反应活性方面氧化镁要大于钙基脱硫 剂 并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙 都比较小 因此其他条件相同的情况下氧化镁的 脱硫效率要高于钙法的脱硫效率 一般情况下氧 化镁的脱硫效率可达到 9 5 一 9 8 副产物有利用前景 副产品亚硫酸镁是造纸工业的化工原料 亚 硫酸镁 硫酸镁是重要的肥料 可以生产含镁复合 肥 2 缺点 副产品回收困难 因 M爵0 和M步0 4 在 水中的溶解度较高 如采用蒸发结晶的办法将消

9、 耗大量能源 对于本项目最经济的办法就是加入 生石灰 C a o 此法实际上就是 双碱法 其最终 副产品也是石膏 到目前为止 国内还没有带回收副产品的 镁法脱硫装置 镁法脱硫工艺成立 的前提是 副产品有市 场 能回收再利用 其出路有 造纸业 Mg5 0 3 和硫酸生产厂 脱硫剂 氧化镁成本较高 轻烧镁粉出厂 价格为4 5 0元 t 包装为 内塑外编 含量为7 5 一 s o 2 0 0目轻烧粉 辽宁出厂价格 5 5 0 元 t 加上船运费用s o元 t 按此计算 每年镁法脱硫 剂消耗费用将比钙法多 36 3 万元 如要求副产品达到造纸或复合肥料标准 则 应采用氧化镁粉 经初步询价 9 0 以上

10、含量 32 5 目 滁州出厂价 格 1 60 0 元 t 其余 125 0 目 2700元 t 25X 目 46X 元 t 合成法 Mgo 90 以上 250目 7X oj口t 可能存在 副反应 M夕 的实际消耗将比 理论预计的要多 1 4 氮 一 肥法烟气脱硫工艺 氨 一 肥法技术以水溶液 中的50 和 N H 3 的 反应为基础 采用氨将废气中的50 脱除 得到亚 硫酸按中间产品 采用压缩空气对亚硫铁直接氧 化 并利用烟气的热量浓缩结晶生产硫按 l 优点 氨法脱硫技术将回收的二氧化硫 氨全部 转化为硫酸按化肥 尤其适用高硫煤 脱硫 效率较高 可达9 0 一 9 5 占地面积相对较 小 系统

11、阻力较小 脱硫塔总阻力在 1 25 0 a P 石油化工技术经济 第2 2卷 左右 一般可以利用原系统风机 2 缺点 对烟气中的尘含量要求较高 不大于 2 X m酬m 如烟气中尘 含量达到 35 0 m酬耐 平均 每天将有近 I t 的滤料要清理 脱硫成本主要取决于氨的价格 氨的消 耗为 1 t 50 消耗 0 5 t 氨 如氨的价格上涨较 多 将影 响脱硫成本 一般地说 硫按价格与氨的 价格挂钩 同涨同降 系统须采用重防腐 如氨系统泄漏 易造成二次污染 1 5 可再生胺脱硫技术 CA NSOV L 可再生胺脱硫技术是湿法回收法 使用专利胺液循环高效吸收烟气中的 50 效率 可高达9 9 以上

12、 根据汽提原理 利用工厂的低 压蒸汽加热吸收了 50 的胺液 将纯 50 气体从 胺液中解吸出来 得到的高纯度饱和 S仇气体可 用来制酸或硫磺 而再生出来的胺液回到系统循 环再用 l 优点 脱 硫效 率 高 脱后烟气含硫量可在 5 0 m留耐以下 系统操作 维护简单可靠 2 缺点 需要 有硫磺回收或硫酸等下游配套装 置 再生蒸汽消耗量较大 能耗成本高 有 机胺的抗 氧化性 过程 中生成的盐需要很好地 解决 2 烟气脱硫技术经济比较 2 1 各工艺比较的基础 石灰石 一 石膏湿法 一台吸收塔 成品石灰石 粉进厂 循环流化床法 每台炉一套吸收装置 成 品生石灰粉进厂 氧化镁法 按轻烧粉 7 5 含

13、 量 进厂 烟气不加 热直排 湿烟囱 一台吸收 塔 氨一肥法 两台吸收塔 一套硫按回收系统 液 氨管道输送进厂 有机胺法 两台吸收塔 一台再 生塔 公用设施 贮罐 蒸 汽系统 自控系统 一 套 不考虑除盐器 专利技术使用费等 2 2 投资估算对比 投资估算对比见表 1 裹 1 投资估算对比 万元 项目名称 石灰石 一 石青湿法循环流化床法氧化镁法氨 一肥法 有机胺法 脱硫设备费 5 98 4 7 4 953加5 502 6 8 3 518 0 7 0 08 0 0 8 5 04 0 0 姗 建筑工程费 安装工程费 包括材料 18加2 4 0 82 263 l 88 4 O 丹 n J岭 Q 一

14、托 二一 林 一 林 s ol 8 OU 魂兔 其他 包括设计费 调试费等 基本预备费 工程静态总投资 9 77887 529 30 49 350 2 3 运行成本分析 运行成本分析的基本条件如下 l 脱硫装置年运行时间7 2X h 2 脱硫装置的设计及运行保证年 限为1 4 年 装置残值率为3 一 5 3 原材料价格 电价0 5 0元 kw h水价 1元 t 石灰石粉 25 0 元 t 轻烧镁粉 7 5 含量 含运费 63 0元 t 生石灰粉 26 0 元 t 液氨 1 77 0 元 t 有机胺 5 9 30 0 口t 蒸汽10 0 元 t 有机胺法 脱硫的冷却水换算成电耗 4 定员 氨 一

15、 肥法为 2 4人 石灰石 一 石膏 湿法 循环流化床法 氧化镁法和有机胺法均 为 1 2人 运行人员的工资福利及培训费用按每人每 年3万元计 5 副产物 石膏4 0元 t 亚硫酸镁 硫酸镁 不利用 运至堆场运费5元 t 循环流化床法副产 品不利用 运至堆场运费 5元 t 硫按 6仪 元 t 50 气体 2X 元八 脱硫成本分析见表2 由表2可见 在所选5种烟气脱硫技术中 氨 一 肥法具有较强的竞争优势 但是其他各工艺也 有值得进一步改进和完善的地方 第6期 2以拓 李成益 几种烟气脱硫工艺及技术经济分析 裹2脱硫成本分析 项目石灰石 一 石膏湿法 循环流化床法 氧化镁湿法 投资 万元 折旧

16、1 4年 万元 年维修费 万元 脱硫剂量 k t 一 脱硫剂价格 元 t 一 能薄消耗 加 t h 一 电 kw h 翔 t h 一1 年人工费 万元 副产品数量 产量t h 一 价格 元 t一 年收人 万元 脱硫t 吨 h 一 脱硫勿 t 一 年 总脱硫成本 万元 扣除 副产品后成本 万元 a 一 脱硫成本 元 吨 一 9 30 4 66 4 57 2 7 9 12 2 4 67 630 氨 一 月巴法 9 350 肠7 86 280 5 12 63 1770 有机胺法 92X 6 5 7 14 5 21 45 6 3 2 6 0 7 2 8 2 56 2 6 2 7 7 8 4 3 4 2 2 5 0 9 6 9 8 2 9 3 30 4 洲 洲 4 0 2 56 35 3 X X 6 0 10 70 18 14 7 2 35 12X 2 0 7 2 7 0 4 4 0 20 2 7 5 2380 17136 3 245 37 3 0 4 2 62 1 7 8 42 3 一 5 一 15 23 2116 巧2 3 5 2 24 73 14 2 4883 7 1 63 9 01 一5