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1、2 0 0 5 年第3 期冶金环境保护7浅谈氧化镁湿法脱硫技术在电厂烟气处理上的应用陈松陈志伟( 江苏新中环保工程有限公司、张家港市新中环保设备有限公司)摘要主要介绍氯化镁湿法脱硫的优越性和副产物综合利用模式，以及在电厂烟气处理上的应用实倒和推广前景。1 前言随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，越来越多的人开始关注周边的生态环境，加大环境保护力度已经成为国家各级职能部门领导和专家们的共识。我国是世界上煤消耗量最大的国家，每年都有几千万t 二氧化硫排放到大气中，而且呈增长趋势，酸雨现象已经严重困扰着人类的日常生活。因此，国家不断加大环保投入力度和监察执法力度，旨在减少二氧化硫年排放总
2、量，最大程度上减弱二氧化硫对生态环境的 影响，而火电厂脱硫又作为烟气脱硫减排任务的重中之重。在此背景下，各种国外引进的或自主开发的脱硫工艺应运而生。在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，已经达到商业化应用的水平，有的尚处予研究阶段。脱硫过程中需要消耗大量的脱硫荆。所以，从经济的观点来考虑，一般的电厂只能采用石灰石、石灰和氧化镁。钠的化合物仅在世界上少数地区有足够的储量，且价格昂贵。使用氨做脱硫剂的条件是硫酸铵应能作为肥料并有足够的市场，以补贴较高的脱硫剂成本。鉴于以上形势，世界上以石灰石灰石为基础的湿式烟气脱硫方法的普及率达到了8 0 以上。美国和日本也经常选用氧化镁法和氨法，比例约占8 左右，
3、而半干法则占5 以上。炉内喷钙法仅在少数情况下得到应用。2 氧化镁湿法脱硫工艺原理及特点2 1 氧化镁脱硫工艺原理氧化镁湿法脱硫工艺( 简称：镁法脱硫)是以氧化镁( M g O ) 为原料，经熟化生产氢氧化镁( M g ( O H ) 2 ) 作为脱硫剂的一种先进、高效、经济的脱硫系统。氧化镁脱硫工艺原理如下：M g O + H 2 0 = M g ( O H ) 2 M g ( O H ) 2 + S 0 2 = M g S 0 3 + H 2 0M g S 0 3 1 20 2 = M g S 0 4脱硫工艺的副产品是硫酸镁( M g S 0 4 ) 和亚硫酸镁( M g S C h )
4、。经过处理，可以出售镁肥；可以生产硫酸，回收氧化镁( M g O ) 。氧化镁脱硫工艺流程见附图。2 2 氧化镁脱硫工艺的特点( 1 ) 反应性好。脱硫效率高湿法脱硫的反应强度取决于脱硫剂碱金属离子的溶解碱性。由于镁离子的溶解碱性比钙离子高数百倍，因而镁基脱硫剂具有比钙基脱硫剂高数十倍的脱硫反应能力。工业实践证明，镁基脱硫剂能比钙基脱硫荆更高的脱硫效率。可达9 9 以上，同时采用镁基脱硫所要求的喷淋水量仅相当于达到同样脱硫效率的钙基脱硫的1 3 ，耗电量也大为降低。( 2 ) 运行可靠性高由于镁基脱硫生成物的溶解度较高，其固体悬浮物为松散的结晶体，不易沉积，因此没有钙基湿法脱硫系统中存在的结垢
5、、结块、8冶金环境保护2 0 0 5 年第3 期附圉氯化镁脱硫_ 工艺流程堵塞等现象，运行可靠，维护更容易。( 3 ) 造价低由于反应强度高，镁基喷淋反应吸收塔的高度只有钙基脱硫的2 3 左右，因此，镁基脱硫的主体设备的造价要明显低于钙基吸收塔。同时，由于氧化镁的分子量( 4 0 ) 是氧化钙( 5 6 ) 的7 3 ，是碳酸钙( 石灰石，分子量为1 0 0 ) 的4 0 ，因此，去除等量的二氧化硫所需的氧化镁要比钙基少得多，丽且M g O 又以粉状供货，脱硫荆供给系统也比钙基脱硫大大简化，降低了系统的造价。比较表明，氧化镁脱硫设备的造价一般可比石灰石石膏法低2 D 3 0 左右。( 4 )
6、运行费用低 由于镁基工艺的耗电量比石灰石历膏法低约一半，加上投资较低，虽然脱硫剂成本 较高，但综合脱硫成本一般比石灰石佰膏法低1 0 1 5 0 左右。( 5 ) 副产品伺收的经济效益高镁基脱硫另一重要优点是其副产品，硫酸镁( M g S 0 4 ) j f f I 亚硫酸镁( M g S 0 3 ) 的用途广泛，经济价值很高。镁基脱硫产生的硫酸镁和亚硫酸镁性质稳定，且能利用，工艺流程比较简单。3氧化镁的来源及脱硫副产品的综合利用3 1 氧化镁的来源中国是世界最大的氧化镁( M g O ) 生产国和出口孱，主要产地集中在辽东半岛和山东莱州地区、在四川、西藏、贵州、河北、甘肃、内蒙、青海、新疆、
7、安徽等省( 区) 都有生产。最大的菱镁矿分布在辽宁省营口市的大石桥镇( 已探明的地质储量2 5 2 9 86 亿t ，是世界四大镁矿之一，被誉为“中国镁都”) ，鞍 山市的海城( 已探朗的地质储量分布的5 0k m 长) 和蛐岩( 已探明的地质储量1 5 亿t ) ，另外，山东省莱州市也是氧化镁的主要产地，其地质储量为20 3 2 5 万t 。这些镁矿的矿石品位都很高。生产的氧化镁品质很好，且价格远低于国外：纯度为8 0 9 0 的氧化镁出厂价格为2 5 0 - - 3 2 0 元t ，相当于国际市场价的约四分之一。在国际市场上，中国氧化镁的销量占世界总销量的近一半，主要通过辽宁、山东出口欧、
8、美、目、东南亚国家以及台湾省，这些出口的氧化镁有很多都用于环保领域。3 2 脱硫副产品的综合利用氧化镁脱硫的直接副产物是亚硫酸镁，2 0 0 5 年第3 期冶金环境保护9经氧化后形成硫酸镁。脱硫工艺实际产出的是含少量硫酸镁的亚硫酸镁副产物。只有经强制氧化产生主要成分为硫酸镁的副产物。两种脱硫副产物都具有市场利用价值，其处理和利用形式应该“因地制宜”，取决予技术经济的比较和在特定项目中的可行性。农业上采用的复混肥一般情况下2 5 4 0 为农作物所需的营养元素，其它成分为黏土，起到填料造粒的作用。而脱硫过程产生的M g S 0 3 固悬浮物排出经脱水成固态产品，其应用方向是代替黏土用于复合肥料，
9、在起到填料造粒作用的同时，又能补充农作物所需的硫、镁元素。因此，氧化镁湿法脱硫为大型工业炉和电厂的烟气处理开辟了一条循环经济道路。 4 氧化镁湿法脱硫的应用实例旱在7 0 年代，美国和日本就实现了镁基脱硫的工业应用。9 0 年代以来，美国更进一步发展了氢氧化镁的再生循环使用技术，使镁基脱硫开始大量应用于大型燃煤电厂。世界上最早采用氧化镁脱硫的电厂有美国波士顿的M y s t i c 电厂的1 5 0M W 机组的脱硫系统，于1 9 7 2 年投运，D i c k e r s o n 电厂9 5M W 的三号机组的脱硫系统，1 9 7 3 年投运。至今仍运行的是位于美国费城市郊的C l o m
10、b y 电厂的1 5 0M W 机组和E d d y s t o n e电厂世界上蒸汽参数最高的2 台3 6 0M W 超超临界机组( 主蒸汽压力3 4M P a 。原设计蒸 汽温度6 2 1 ) 。该系统自1 9 8 2 年投运以来，每年消耗近。3 万t 氧化镁。其中约四分之一自中国进口。在1 9 9 2 年以前，脱硫副产品采用再生法回收M g O ，并生产硫酸出售，1 9 9 2 年以后由于市场需要，直接将每天产生的约2 0 0t 副产品运往佛罗里达州作为镁肥，施于果园、烟草、甘蔗田，提高作物产量和质量并改良土壤。该系统正常运行至今。但是。尽管氧化镁脱硫优点突出，在国外的应用却远不如钙法广
11、泛，其原因就是原料贵。中国是世界上氧化镁最大出口国，中国的氧化镁出厂价约2 5 0 元t ，但出口离岸价约$ 1 1 0 t ，美国的使用价约$ 1 4 0 t ，高于当地石灰价2 倍以上，因此，尽管其性能好，在美国的应用有限，因而发展了在石灰中加氧化镁的技术，已应用于约2 00 0 0M W 发电机组，包括世界上最大的3 台l3 0 0M W 机组。可见，在中国采用镁基脱硫，具有独特的资源优势。亚硫酸镁和硫酸镁是优质镁肥。上述E d d y s t o n e 电厂将再生M g O 和出售副产品S 0 2 改为直接出售亚硫酸镁盐，运到佛罗里达州作把料，每年的收益钓$ 2 0 0 万。目前，台
12、湾和东南亚则从我国山东、辽宁直接进口硫酸镁，离岸价$ 6 5 t 。按照目前市价，用于脱硫的1t 氧化镁价格约为￥4 0 0 元，由于1t氧化镁可以产生3t 副产品，其出售市场价超过1 2 0 元t ，特别是对于中、高硫煤脱硫，其经济效率更为可观。据全国土壤普查数据表明，我国南方不少地区土壤严重缺镁，总面积达55 3 30 0 0 万m 2 ，占全国耕地总面积的5 8 左右。业内人士预计，若国内现有缺镁土地每亩施用必要的镁肥5k g ，则年需硫酸镁4 1 5 万t ，加之种植其它经济作物所需的硫酸镁约为1 0 万t ，则硫酸镁作为农用肥料的年需求量为5 1 5 万t 。但由于缺乏规模生产和稳定供应，国内目前施用的硫酸镬肥料估计不足2 万t ，仅达到需求量的4 左右。因此，如果能将烟气脱硫的副产物硫酸镁加以回收，并通过适当的工艺处理后制取农用硫酸镁( 或复合肥) 肥料，将产生十分明显的技术经济效益。 5 结论综上所述，我国具有丰富的氧化镁资源优势，发挥该工艺固有优点，既能实现以较低造价达到商效脱硫的环保要求，又彻底解决了副产物处理问题，并为企业获得可观经济效益，又反过来刺激烟气脱硫的开展，形成环境保护企业效益和资源开发的良性互动，因而是一种具有明显优越性和广泛应用前景的先进脱硫工艺。
