玛苏莱氨法烟气脱硫技术介绍

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第二部分 氨法烟气脱硫工艺
氨/硫酸铵系统
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Marsulex公司硫酸铵工艺
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新的市场因素推动氨法脱硫工艺发展
排放标准交易机制引发了新的竞争
• 美国1990年“洁净空气修正案”建立了排放标准交易机制 • 在缺少地方和特别法规的调节的情况下,SO2排污费变成了在市场可以交易的一种有
价商品 • 二十世纪九十年代该SO2排污值达到相对较低的水平,大约为每吨63美元 • 这种低成本的“达标”形成了对脱硫技术要求大幅提升 • 需要建立一个新的方法,使之能与较低价的排污值形成竞争
美国玛苏莱电力集团公司
氨法烟气脱硫技术
美国善美工程公司 (Zamax Company.Inc)
2019·3·北京
135 East 62nd Street New York, NY 10021 USA Tel: 1 212 826-0090 Fax: 1 212 371-4532 Cell:1 917 334-6188
95-98+% -7
混浊度
NH3中<4% NH3中0%
压降WC
< 11
7 –8
纯度%
99
99.5
湿度wt%
< 1.0
< 0.1
硬度%
<5
1 –2
粒度
240 – 290 240 - 260
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MLX公司硫酸铵工艺流程图
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Dakota气化公司,北大草原燃煤气生产公司,350兆瓦
氨法脱硫电站 实例之一
硫酸铵工艺和碳酸钙/石膏工艺在离心前的操作是相似的, 因此,在试剂的选择方面,这一相似行为为脱硫工艺提供了操 作弹性。
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氨法脱硫工艺设计基础
第一代氨系统
MLX公司的氨法脱硫工艺
• 氨吸收法的初步尝试是基于氨的高 反应活性特性,其吸收塔设计 PH,L/G,吸收塔尺寸 – 参数在后世备 受争议
• 相应的,早期的氨吸收法工艺中氨气 的溢出及浊度问题严重
氮肥市场是硫酸铵出路的稳固基础
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在中国非常需要硫肥料的地区和农作物
地区
江西省:赣州,井冈山,营潭 浙江省:先鞠 福建省: 湖南省: 广西省:柳州、涞滨、柳城 云南省:江川、德宏、楚雄 广东省:湛江 湖北省:吴城 安徽省:屯溪 江苏省:沛县 吉林省:长春 黑龙江省:哈尔滨、双城 陕西省:玉林、米脂 山西省:
是缓释聚合物应用产品的理想原料
是可靠的肥料混和颗粒原料
MLX工艺在有效控制了酸性有害物质排放的同时, 并得到了高价值的氮硫肥料
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硫酸铵产品质量特征
纯度 – 99 +%
• 氮 – 21.0 – 21.1% • 硫 – 24.0 – 24.2% • 水不溶成分 - <0.1% • 颜色 – 白色至浅褐色 • 重金属 - <10ppm
潜在的巨大硫酸铵市场
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硫酸铵及总氮(N)源
硫酸铵产量
氮肥料总产量(“N”源)
结论: 每500兆瓦硫酸铵车间(如硫含量为3%)代表大约3%的北美产量和0.6%的世界产量。 硫酸铵将在它的含量值(仅指“N”含量值)与尿素、硝酸铵和其它氮源肥料相竞争。 一旦在“N”值上形成竞争,那么每500兆瓦车间仅分别相当于北美和世界容量的0.2%和0.04%。
农作物
大米、芝麻、乳碗豆、大豆、油菜籽、萝卜 小麦、油菜籽、乳碗豆、大米 大米 烟草 甘蔗、黄麻 大米 橡胶、荔枝 大米 大米 大蒜 大米 大米、玉米、油菜籽、亚麻 马铃薯、大豆、玉米、小麦、大米 油菜籽、小麦、高梁、黍
MLX 氨法专利的精髓保证了反应过程中pH值处于 最佳范围,完全氧化及最佳的氨注入方法
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氨脱硫工艺摘要
氨脱硫工艺的发展历史
1985–1987 开发了小规模的氨脱硫工艺
1987
GEESI被授予的第一个氨脱 硫工艺专利
1992–1993 基于两种操作模式的10MW 示范试验
1994
与DGC签定商业合同
玛苏莱电力集团公司
GE 环保脱硫专业服务公司
• GE动力系统部(1981-2019) • 主要市场为公用事业和精炼厂 • 在全球湿法烟气脱硫市场份额中处于
绝对领先水平
• 在精炼厂FCCU旋流器销售市场中次 领先水平
• 在美国开发与商业化硫酸氨脱硫工艺
玛苏莱公司
• 上市公司 • 营收4亿美元
• 为美国,欧洲及亚洲的精炼厂、冶炼 厂和工业客户提供专业技术服务
美国20449兆瓦
加拿大315兆瓦 日本5925兆瓦
荷兰2585兆瓦
韩国3250兆瓦
英国2000兆瓦
中国800兆瓦
芬兰1000兆瓦
台湾1000兆瓦
波兰1440兆瓦
巴西135兆瓦
奥地利980兆瓦
意大利2600兆瓦
斯洛文尼亚275兆瓦 越南600兆瓦
克罗地亚210兆瓦 斯洛伐克520兆瓦 捷克共和国1350兆瓦
非有效成分的利用
MLX系统的灵活性保证了标准级和颗粒产品的生产
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硫酸铵市场展望
• 缓释多聚物添加至MLX产品来扩大市场 • 中国每年缺口大于200万吨的“S”肥料 • 向拉丁美洲市场渗透 • 是一种高级氮肥“硫”
— 比尿素挥发性低 — 抗渗透 — “N”和“S“共作用 — 非爆炸性 • 硫肥料市场展望 — 农作物产量翻倍 — 2019年美国有一百二十万吨“S”或四百八十万吨的硫酸铵缺口 — 2019年全世界有六百六十万吨“S”缺口 — 北美每年“S”的需求量按3%的速率增长 • 农作物消耗1 Ib.“S”/5 Ibs. “N”;目前消耗量仅是1/2 Ib“S”/10 Ibs. “N” • 已内酰胺合成的进步降低硫酸铵的产量
副反应物——硫酸铵,则在饱和吸收塔液中结晶析出,形成 了硫酸铵悬浮物
通过吸收液不断循环补充方式以及控制较低PH值,可将烟气 中氨的溢出降至最低,避免出现烟气再污染问题——之前氨吸收 法工艺中的一个难以解决的问题。
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硫酸铵工艺
从吸收器中流出的产品首先在旋液分离器中脱水,随后通过 离心生产出固体含量大约为98%的硫酸铵固体块状产物。所有 回收的溶液返回吸收器中重新利用。离心出的块状物在造粒机 或干燥器中进一步进行处理,得到大约含水量为0.2%的硫酸铵 终产物。然后,干燥的硫酸铵产品被贮存或运输销售。
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国际协议
KVAERNER JOHN BROWN
(FGD)
HTS (FGD)
AE&E/BBP (FGD)
HAMON RC (FGD)
FOSTER WHEELER
(FGD)
THERMOKIMIK (FGD)
AHLSTROM (FGD)
DOOSAN (FGD)
MITSUI MIIKI (FGD)
ECE (FGD)
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MLX公司硫酸铵系统的优点
• 超过预期要求的商业化运行经验
• 高纯度硫酸铵副产品,免除了废物处理 的要求
• 专利技术避免了第一代氨系统关心的浊 度问题
• 该技术生产的氮肥在市场上供不应求
• 该技术所生产的硫酸铵成本很低
• 硫酸铵副产品创造了附加效益(氨水转 变为硫酸铵后)每当量氮(N)销售价得到 提高
Marsulex公司(原GE环保服务部)开发并市场化了一种改进型的 氨法脱硫技术
Marsulex公司开发出硫酸铵湿法烟气脱硫技术 可降低成本顺应竞争挑战
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Marsulex公司烟气脱硫工艺解决方案
氨脱硫过程: 较碳酸钙工艺运行成本更低 • 无化学品或副产品的废物处理 • 保证长期的环保达标 • 可生产出高质量的附产品硫酸铵肥料 结果是
• MLX公司独一无二的商业解决方案允 许在没有资本投入的情况下节约大量的 运营成本
硫酸铵的优势
铵盐形式的氮 —较尿素和硝酸铵的挥发性小很多 —无爆炸性 —不易流失 —更有利于植被
硫以硫酸盐形式存在 —硫对多种作物是有价值的主要营养成份之一 —弥补工业化国家土壤中日益缺乏的硫的不足 —可被植物迅速利用 —硫和氮的协同作用
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工艺比较
硫酸铵工艺
石灰石/石膏工艺
基于特定的设备在不同的试剂作用下进行比较
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硫酸铵工艺
硫酸铵工艺中,SO2脱除过程是在喷淋塔吸收器内的硫酸铵饱 和溶液中实现(完成)的,一定PH值下,吸收塔内循环槽中加入氨 水作为SO2的吸收剂。
主反应物——亚硫酸铵和亚硫酸氢铵,通过空气强制氧化方 式转化为硫酸铵
优于Байду номын сангаас料标准
颗粒大小
• 1.0mm – 3.5mm • 240 – 275 SGN • 均一性 – 45 - 50
残留水分 • 多步干燥 • 低于1.0wt%的湿气 • 用粘结剂包被
便于储存和处理
硬度 • 公认的压缩技术 • 专业的产品淬水技术 • 工业测试中1 – 3%的磨损
可大批混合及直接使用
易操作和运输而不产生尘埃
• 在工厂资产所有权,O&M和付费合 同方面经验丰富
玛苏莱电力集团公司
• 开发了先进的空气污染控制技术 – 氨法,钾 法及高速烟气脱硫塔的开发者
• 为环保达标解决方案提供收费服务 • 为传统FGD技术方面客户的协作伙伴
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玛苏莱电力集团脱硫技术以55,674兆瓦的业绩领先于世界
德国8440兆瓦 法国1800兆瓦
燃料……………………… 煤 硫含量…………………… 5% 烟气流量(acfm)………… 1,187,000 试剂……………………… 氨 吸收塔类型……………… 喷淋塔 SO2脱硫效率…………… 98+% 启动日期………………… 2019年
Basin Electric附属的DGF公司是第一个应用MLX 的硫酸铵FGD专利技术的合作伙伴。该工艺因产 出了高附加值的副产物,为投资者产生了高回报 现金流,从而抵消了系统运行费用。DGC公司选 择MLX公司的氨法脱硫工艺代替了传统的碳酸钙 脱硫。
1994
获得第二个氨脱硫工艺专利
2019–2019 成功实现了350MW机组、产 品为颗粒硫酸铵的氨法脱硫 工艺的运行实例
2019
Marsulex公司收购GEESI公 司的全部资产
2019
再申请了三个相关专利
商业NH3系统在DGC公司的性能
设计参数
设计指标
工作情况
SO2排除效率 氨流失(ppm)
93% < 10
• 较高PH值及不完全氧化造成游离氨 形成气态氨
• MLX公司具体示范了最优化操作范 围,从而使氨的流失和混浊降至最 低,该工艺取得了专利权。
• 气相中的自由氨决定了混浊度,它 是一个有三个工艺参数的函数。这 三个工艺参数为PH值、氧化程度和 氨的注入方法。
• MLX公司证明了在氨和铵盐中气相 氨的最小限度及氨和铵盐对混浊度 的零影响
极大的降低了发电成本
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硫酸铵工艺的化学反应过程
SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3 + 1/2O2
(NH4) 2SO3
(1)
(NH4) 2SO4
(2)
• 吸收1千克SO2 ,需0.5千克纯氨,产生2千克硫酸铵 • 每吨纯氨将产生4吨硫酸铵
源于4 : 1产品比率(硫酸铵:原料氨)的经济杠杆作用
南卡罗莱纳州公共服务总公司(Santee Cooper) 第一台机组装机容量为520兆瓦,FGD工艺采 用石灰石作为试剂使SO2脱硫效率高达97%, 一套装备由三个50%吸收塔装配而成(其中一 个吸收塔为备用)。
5
Marsulex 湿法烟气脱硫技术特点
超过55,000兆瓦装机容量采用Marsulex WFGD技术: • 遍布20个国家 • 拥有112独立反应塔 • 在153个锅炉上共安装反应塔196个 • 建成以石灰石生产石膏的装置80座 • 装机容量超过550兆瓦的装置30座 • 装机容量超过700兆瓦的装置6座 • 在烟囱底部安装反应塔2个
SHANDA WIT (FGD)
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南卡罗莱纳州Santee Cooper电站——1520兆瓦
实例电站之一
燃料……………………… 煤 硫含量…………………… 2.3% 入口烟气流量(acfm)…… 2,088,000 试剂……………………… 石灰石 吸收塔类型……………… 喷淋塔 脱硫效率………………… 90% 启动日期………………… 1994年
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广泛的技术基础
• 静电除尘器 • 定制布袋除尘器(FF) • 干法烟气脱硫/干法酸气脱硫 • 湿法烟气脱硫(WFGD)
其中美国国内 美国以外的国际上
75,000 兆瓦 6,500 兆瓦 1,630 兆瓦
55,674 兆瓦 20,449 兆瓦 35,225 兆瓦
MLX在所有以上产品系列中均拥有丰富的经验
高质量的商业产品
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优化的硫酸铵FGD产品价值
硫酸铵的两种主要产品形式 — 标准级晶体(晶状物),具有糖一样的外观 — 1.0 – 3.5mm的粒状产品,其大小可根据当地要求而改变 • 标准级产品可用作铵化的NPKS复合物产品的原料 • 粒状产品通常被混合起来用于各种土壤,可以根据土壤的成分、先
前栽培的作物情况和本年度要栽培的目标作物情况而准确的订制 • 粒状产品可使作物优化营养的利用,同时最大限度的降低NPKS的
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