[世界五百强企业绝密文件]脱硫对比9

几种脱硫方案的对比
1、烧结机各种烟气处理工艺方案比选
目前世界上烟气脱硫工艺技术（FGD）有上百种，但是具有实用价值的仅十几种，它们分别适用于不同的场合和要求。

按脱硫过程及产物的干湿形态，烟气脱硫技术可分为湿法、半干法和干法等工艺。

干法/半干法烟气脱硫技术主要有旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部烟气增湿法、循环流化床烟气脱硫技术、循环悬浮式半干法等，由于其副产品（脱硫灰）与粉煤灰在理化性质上的不同，只能得到低级的利用，因此通常把这些技术都归属于抛弃法的范畴。

传统的干法/半干法烟气脱硫技术的脱硫剂利用率较低，相对湿法脱硫技术，干法/半干法的脱硫效率较低，一般为70％左右，对于SO2排放标准较严的地区适用性较差。

湿法烟气脱硫技术为目前使用范围较广泛的方法，占脱硫设施总量的80％以上，它具有脱硫效率高、吸收剂利用率高等优点。

由于碱性吸收剂的不同，又可细分为石灰石/石灰－石膏法、氧化镁法、氨法等。

1.1常用烟气脱硫技术简介
1、石灰石/石灰－石膏湿法
石灰石/石灰－石膏法湿法脱硫工艺是目前世界上实用业绩最多、运行状况比较稳定的脱硫技术，占目前全世界烟气脱硫装置总量的36.7％，其脱硫效率最高可达到95％。

石灰-石膏法是用石灰粉代替石灰石，石灰活性大大高于石灰石，可提高脱硫效率。

大机组多采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，其特点是技术成熟，吸收剂来源广泛，适用于各种煤种，该法的缺点在于设备易腐蚀、磨损，系统易发生结垢、堵塞等长期存在的技术难点还没有得到较为满意的解决，其建设投资和运行费用较高。

此外，副产品脱硫石膏的产生量较大，目前还没有需要量大而又稳定的用户，我国是一个天然石膏藏量丰富的国家，脱硫石膏与它缺乏竞争上的优势，这也是
不得不把它列为抛弃法的原因。

具体的工艺如下：
从电除尘器出来的烟气通过增压风机（BUF）进入换热器（GGH），烟气被冷却后进入吸收塔（Abs），并与石灰石浆液相混合。

浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。

烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中95%以上的硫脱除。

同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。

在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器(Me)，除去悬浮水滴。

离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，烟气再次穿过换热器，进行升温。

吸收塔出口温度一般为50-70℃，这主要取决于燃烧的燃料类型。

烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来。

在我国，有GGH的脱硫，烟囱的最低气温一般是80℃，无GGH的脱硫，其温度在50℃左右。

大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板（正常情况下处于关闭状态）。

在紧急情况下或启动时，旁路挡板打开，以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置，直接排入烟囱。

石灰石—石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中。

在石灰石—石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。

烟气中的SO2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。

石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。

石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后再从当地运走。

2、湿式氨法
湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法脱硫工艺，并且湿式氨法既脱硫又脱氮。

湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。

根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法等。

主要流程见下图。

2. 1 吸收过程：
脱硫吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心，它以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础：
SO2＋H2O＋xNH3 = (NH4) xH2－XSO3 （1）
得到亚硫酸铵中间产品。

其中，x=1.2－1.4。

直接将亚铵制成产品即为亚硫酸铵法
2.2 中间产品处理
中间产品的处理主要分为两大类：直接氧化和酸解。

直接氧化——氨-硫铵肥法
在多功能脱硫塔中，鼓入空气将亚硫铵氧化成硫铵，其反应为： (NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2)
酸解——氨酸法
用硫酸、磷酸、硝酸等酸将脱硫产物亚硫铵酸解，生成相应的铵盐和气体二氧化硫。

反应如下：
(NH4)XH2-XSO3+x/2H2SO4=x/2(NH4)2SO4+SO2+H2O (3)
(NH4)XH2-XSO3+xHNO3=xNH4NO3+SO2+H2O (4)
(NH4)XH2-XSO3+x/2H3PO4=x/2(NH4) 2HPO4+SO2+H2O (5)
2.3 副产品制造
中间产品经处理后形成了铵盐及气体二氧化硫。

铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥；气体二氧化硫既可制造液体二氧化硫又可送硫酸制酸装置生产硫酸。

而生产所得的硫酸又可用于生产磷酸、磷肥等。

2.4湿式氨法脱硫工艺系统一般组成
氨水洗涤脱硫工艺设备主要由脱硫洗涤系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸铵生产系统（若非氨-硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统）等组成。

核心设备是脱硫洗涤塔氨法采用氨水作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸铵、亚硫酸铵与部分因氧化而产生的硫酸铵，属循环回收法脱硫工艺。

根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨－酸法、氨－亚硫酸铵法和氨－硫酸铵法等。

氨法主要优点是脱硫剂利用率和脱硫效率都比较高，脱硫副产物可回收利用。

此法对于企业有废氨水时较为经济、适用，因为废氨水本身就需要处理，通
过氨法脱硫装置进行脱硫处理后，既处理了废氨水又解决了烟气中的二氧化硫，同时还能副产农用化肥硫铵，可以降低装置的运行成本。

3、湿法氧化镁脱硫
传统湿法氧化镁脱硫的反应过程与氧化钙法相似，都是碱性金属氧化物与水反应生成氢氧化物，再与烟气中二氧化硫溶于水而生成的亚硫酸溶液，进行酸碱中和反应，生成了亚硫酸镁和硫酸镁，而使烟气得到净化。

传统湿法氧化镁脱硫工艺，其技术成熟，脱硫效率高，可达到90以上％。

传统湿法氧化镁脱硫工艺技术较为成熟，具有投资少，塔体结构简单，安全性能好，并能减少二次污染等特点，相对于钙法烟气脱硫而言，避免了如管路堵塞、烟温过低等一系列问题，日益得到了广泛的应用。

如果进一步实现脱硫剂的循环或副产物的利用，则能大大降低烟气脱硫的运行成本。

氧化镁法SO2吸收的反应机理
MgO属难溶碱性氧化物，氧化镁法是由美国化学基础公司开发,又叫米柯-氧化镁(Chemico-MgO)法.利用MgO的水溶液或浆液(即氢氧化镁)作为脱硫剂对烟气进行洗涤脱硫,脱硫效率可达95%以上。

氢氧化镁在吸收塔内与烟气中的二氧化硫接触反应生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁。

若采用回收副产物设备,回收的MgSO4·7H20经济效益非常可观.
主要化学反应方程式如下：
MgO + H2O Mg(OH)2 (1)
Mg(OH)2+ SO2 MgSO3+ H2O (2)
MgSO3+ H2O + SO2 Mg(HSO3)2 （3）
MgO + Mg(HSO3)2 MgSO3+ H2O （4） MgSO3+ １/2 O2 MgSO4 (5)
MgSO4+ 7 H2O MgSO4•7H2O (6)
工艺流程图:
1.2烧结机烟气脱硫方案的选择
湿法脱硫技术中，由于我国天然石膏储量丰富，加上目前采用石灰石/石灰－石膏湿法脱硫技术产生的副产物（石膏）产量较大，给副产物（石膏）的综合利用带来了较大困难，如果堆放在堆渣场等待处理，也易形成二次污染，所以该法还属于抛弃法的范畴。

有评论认为：“随着脱硫石膏的产生及而后的排出，被终止了的石膏生态循环问题越来越引起广泛的关注，严格的说，脱硫石膏的资源化利用已经成为从根本上解决我国二氧化硫大气污染的关键，并将在总体上最终决定石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫技术的命运”。

湿式氨法脱硫技术对于企业有废氨水时较为经济、适用，因为废氨水本身就需要处理，通过氨法脱硫装置进行脱硫处理后，既处理了废氨水又解决了烟气中的二氧化硫，同时还能副产农用化肥硫铵，可以降低装置的运行成本。

氨法脱硫工艺不仅具有脱硫效率高，而且可以实现封闭循环，无废液产生，实现循环效益。

而氨法脱硫要做到实现封闭循环，无废液产生，就必须对副产品进行进一步的处理，否则更加没有优势可言，同时造成吸收过程中产生的废液将无法处理，将地上的污染转移到地下，造成新的环境污染。

因此造成氨法投资和
运行成本均很高，而且经过市场调查，目前国内的氨法烟气脱硫装置运行状况都不理想，普遍存在着腐蚀、泄漏等问题。

邢台钢铁有限公司180m2烧结机、沧州中铁有限公司230m2烧结机和河南亚能天元电力公司的220t/h煤粉锅炉、天津碱厂的260t/h煤粉锅炉、扬子石化热电站、湖北化肥厂动力站都选择了此工艺技术。

其中，于2006年4月刚建成的河南亚电力脱硫装置、天津碱厂、扬子石化等脱硫装置最长连续运行时间只持续了50天，就因腐蚀等问题停工检修。

与其它两种湿法脱硫工艺相比，氧化镁法烟气脱硫具有工艺技术成熟、可靠，原料来源方便，吸收效率高、用量少，脱硫液气比小、动力消耗少，装置运行稳定、不易堵塞、结垢、腐蚀性小，工艺流程短、装置占地面积小、建设投资低等特点，再加上氧化镁适中的价格等因素，使氧化镁成为目前世界上湿法烟气脱硫广泛采用的脱硫剂原料之一。

由于所使用的MgO（轻烧镁）具有多孔性、活性强、反应度高的特点。

在相同的操作条件下，用MgO作吸收剂比用CaCO3作吸收剂的吸收效率高3～5%。

通过台塑南亚公司近20年的应用实践证实，湿式氧化镁法烟气脱硫工艺的脱硫效率较其它方法更高、更可靠。

我国氧化镁的储量十分丰富，目前已查明的储量约84亿吨，居世界首位，生产量居世界第一。

我国的MgO资源主要分布在辽宁、山东、四川、陕西、河北等省。

其来源稳定。

2、单台烧结机烟气治理方案比选汇总表
表2-1 220t/h锅炉烟气治理方案比选汇总表
序
号 项目 单位
指 标
石灰石-石膏法 氧化镁法 双碱法 氨-肥法
1 处理烟气量 Nm3/h 940000 940000 940000 940000
2 SO2排放量 t/a15036 15036 15036 15036
序
号 项目 单位
指 标
石灰石-石膏法 氧化镁法 双碱法 氨-肥法
3 脱硫效率 ％ 93.7 93.7 93.7 93.7
4 SO2脱除量 t/a14089 14089 14089 14089
5 脱硫系统压降 Pa ≤3000 ≤1200 ≤3000 ≤3500
6 副产脱硫石膏 t/a 37864 --- ---
7 副产硫铵(N=20.5) t/a --- --- --- 31573
8 副产亚硫酸钙 t/a 28187
二 年操作时数 h 7000 7000 7000 7000
三 主要原材料及公用工程消耗
1 水 工艺水 m3/h 60 134 48 41
2 电 消耗 kWh/h 2170.5 1100 1429.28 1265
3 蒸汽（0.8MPa） t/h 0 --- 0 22
4 石灰石 t/a 27202 --- ---
生石灰 15120
5 钠碱 t/a --- --- 140 ---
6 液氨(≥99.5%) t/a --- --- --- 8603
9 氧化镁 t/a --- 10854 --- ---
四 三废排放量
1 废气 Nm3/h 94000 94000 94000 94000
2 废渣 t/h 0 0 28187 0
3 废水 t/h 15 15 2 5
五 运输量 t/a 60987 10854 46200 40176
1 运入量 t/a 23115 10854 15120 8603
2 运出量 t/a 37864 0 31080 31573
序
号 项目 单位
指 标
石灰石-石膏法 氧化镁法 双碱法 氨-肥法
六 定员 人 12 4 8 18
七 年免交SO2排污费 万元/a 600 600 600 600
八 工程总投资 万元 10910 4500 8090 8914
综上所述从脱硫项目投资、脱硫成本和副产物的处理比较，同时结合现场布置的实际情况，氧化镁法具有运行可靠、占地少、投资省等特点，是目前国内烧结机烟气脱硫的首选工艺。

氧化镁法工艺流程
从锅炉出来的～160.0℃左右的原烟气,经过升压风机加压之后，通过烟道引
至吸收塔。

在吸收塔的烟气进口处设有烟气预冷段，由特制喷嘴喷出的工艺水使原烟气的温度降至100.0℃左右，然后进入吸收塔进行脱硫净化反应。

在吸收塔内含有SO2和各种杂质的原烟气与循环洗涤浆液充分接触，其中的SO2同循环洗涤液中的MgO反应被中和吸收，其它杂质也大部分被洗涤脱除, 同时原烟气温度进一步降低至～55℃左右。

脱硫后的净烟气经二级除雾器、净烟气烟道，然后经由烟囱排放到大气中。

脱硫装置正常运行时，氧化镁粉由人工拆包、计量后加到消化槽中，装置的工艺水和回用水用低压饱和蒸汽在热水槽中加热后送到消化槽，通过具有一定搅拌强度的搅拌桨的混合搅拌，使氧化镁消化成氢氧化镁浆液。

控制氧化镁粉和热水的加入量使浆液浓度保持在15%左右。

消化完成的氢氧化镁浆液用泵送往吸收塔区最上层循环浆液泵的进口，随同循环浆液一起进入吸收塔。

脱硫装置运行过程中产生的脱硫副产物（脱硫废液：～15%浓度的硫酸镁溶液），由吸收塔区的浆液循环泵出口管道上引出，排至本装置的脱硫废液处理系统处理。

在脱硫废液处理系统内设置一个废液中和槽和氧化曝气池。

脱硫废液由浆液循环泵排出至中和槽，废液在中和槽内经过PH值中和后溢流至氧化曝气池，在氧化曝气池上设有液位测量仪表和控制开关，一旦氧化曝气池满，就自动启动氧化曝气池排出泵，将浆液送到压滤机过滤。

脱硫废液经过挤压机挤压过滤后，废渣由用户的自备车辆运出厂。

大部分废水送回到氢氧化镁制备系统作为回用水消化氧化镁粉，剩下的一部分废水作为高炉冲渣水使用。

氧化镁法工艺流程方框图：
脱硫吸收塔 电除尘
烟气排空 Mg(OH)2 制备 工艺水 MgO 贮存 循环浆液泵 引风机
锅炉 氧化曝气池 氢氧化镁制备 烟气脱硫净化 蒸汽
氧化曝气风机 沉降槽 螺杆式压滤 废渣无害化处理
清液槽 清液达标排放
废液净化处理
废液中和槽
此图片为90平烧结机系统工艺流程图。