氨法烟气脱硫技术及适用性分析

2008年第15卷第2期化工生产与技术ChemicalProductionandTechnology!!!!!!!!!!!!!!安全与环保收稿日期:2008-01-24氨法烟气脱硫技术及适用性分析王晓宇1,2王彦明2(1.浙江工业大学,杭州310007;2.巨化集团公司,浙江衢州324004)摘要介绍了燃煤电厂SO2治理的主要技术,回顾了氨法脱硫技术的发展及应用情况,分析了其工艺技术及适用性,并提出了应关注的问题。认为,氨法脱硫技术符合循环经济发展要求,有其突出的技术成本优势,但应对其技术特性、运行管理、安全生产、成本控制等方面进行综合考虑。关键词烟气脱硫;氨;适用性;分析中图分类号X511文献标识码A文章编号1006-6829(2008)02-0047-04中国是燃煤大国,煤炭在一次能源消费总量中占了很大的比重。随着煤炭消费的不断增长,燃煤排放的二氧化硫不断增加,酸雨和二氧化硫污染日趋严重。为控制二氧化硫排放总量,改善环境质量,《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出,到2010年,二氧化硫排放总量削减10%,即从2005年的25.49Mt下降至22.95Mt。燃煤电厂二氧化硫脱硫工程建设是削减二氧化硫排放量的主要措施[1]。根据《节能减排综合性工作方案》以及《国家环境保护“十一五”规划》的要求,“十一五”期间,现有燃煤电厂投运脱硫机组要达到213GW,形成二氧化硫削减能力4.9Mt[2,3]。目前,国内外脱硫技术主要有3大类,即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。其中燃烧后脱硫即FGD,是目前唯一大规模商业化应用的脱硫方式。FGD主要有湿法、半干法和干法3大类,其中的湿法为主流技术,目前工程应用较多的主要有石灰石-石膏法脱硫技术、海水烟气脱硫技术、氨法脱硫技术和双碱法烟气脱硫技术等[4-7]。在湿法脱硫技术中,石灰石-石膏法脱硫技术已经得到广泛的工业化应用,氨法脱硫技术的应用呈上升趋势。1发展及应用氨是一种良好的碱性吸收剂。利用氨的这一特点,以水溶液中的NH3和SO2反应为基础,用氨水将废气中的SO2脱除,生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵溶液,经氧化后得到硫酸铵溶液,进而结晶干燥得到硫铵产品。20世纪70年代初,日本及意大利等国开始研制氨法脱硫工艺并相继获得成功。进入20世纪90年代后,随着氨法脱硫工艺的不断完善和改进,其应用呈逐步上升的趋势。国外的专业脱硫公司如美国的Marsulex(GE),Pircon;德国的Lentjecs,Bischof,KruppKoppers;日本的NKK,IHI,千代田和荏原等开始研究氨法脱硫工艺并相继获得成功[8]。氨法脱硫自20世纪80～90年代开始应用。日本NKK在20世纪70年代中期建成了200MW和300MW2套机组,美国GE从1990年开始建成了多个大型示范装置,德国KruppKoppers在德国曼海姆电厂的氨法脱硫装置处理烟气的体积流量为750km3/h(标准状态),脱硫效率达90.9%[9]。1994年,美国北达科他州大平原合成燃料厂在美国能源部的资助下,建造了第1个300MW机组烟气氨法脱硫工程[8]。据不完全统计,全世界目前使用氨法脱硫的发电机组大约为10GW[10]。在中国,氨法脱硫技术在烟气脱硫上也逐步得到开发和应用[11]。1986年,磷铵肥法烟气脱硫(PAFP)被列为国家“七五”攻关专题,在四川豆坝电厂建成5km3/h(标准状态)的中试装置,并完成了连续2kh的运行,脱硫率稳定在95%以上,生产出合格的氮磷复合肥料[12]。“九五”期间,由华东理工大学承担的国家863·47·项目“可资源化烟气脱硫技术3”,是在“九五”国家科技攻关专项“火电厂废气二氧化硫净化新技术”开发的氨法脱硫技术基础上,自主开发的可资源化烟气脱硫新技术。天津碱厂采用该技术建成60MW发电机组的氨法脱硫装置。江苏镇江江南环保有限公司采用氨法脱硫技术建设了部分装置,如云南解化集团的燃煤锅炉烟气脱硫[13]、扬子石化公司的锅炉烟气脱硫、湖北化肥厂锅炉烟气脱硫等。2005年,武汉都市环保公司与柳州钢铁集团公司合作研究开发了烧结机头氨法烟气脱硫技术,并于2007年建成国内自主开发的第1套氨法烧结烟气脱硫系统。2005年2月,国家发改委组织“氨法烟气脱硫技术考察团”赴美国对其进行了考察,考察报告中建议国家在中高硫煤大型火电机组或者化工、煤气联合企业中的燃烧烟气设备上,建设氨法烟气脱硫示范工程[14]。目前国内拥有氨法脱硫技术的企业还有:上海弗卡斯环保工程有限公司、武汉凯迪电力环保有限公司等。2原理及工艺2.1原理以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础,得到亚硫酸铵中间产品:SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3;(1)亚硫酸铵氧化为硫铵:(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3