鍋爐煙氣脫硫氨法與半干法的對比分析

劉軍

摘要：去除煙道氣或其他工業廢氣中SO2和SO3的過程稱為煙氣脫硫。依照脫硫產生的反應物和脫硫產物存在形態可分為干法、濕法以及半干法。半干法脫硫因其無廢水排放，排煙為干煙氣，煙囪可不防腐等優點，在國內有較多裝置。但隨著環保要求的提高，半干法因為其工藝路線所限，已經難以滿足最新的環保排放標準。氨法脫硫技術起步較晚，屬于濕法的一種，其優點在于不產生二次污染、可進行資源化利用且脫硫效率極高，能夠起到間接保護環境作用，并且還能實現資源循環利用，不增加碳排放，促進經濟健康發展。其中國內脫硫裝置單臺煙氣量能夠與500MW發電機組相匹敵。

關鍵詞：氨法脫硫;半干法脫硫;對比分析

一、工藝流程的對比

（一）氨法

氨法的主要工藝流程包括以下內容：脫硫塔內循環漿液對引風機進入的煙氣進行洗滌工作，降低煙氣溫度，并通過含氨循環液吸收其中的二氧化硫，二者結合產生（NH4）2SO3。而含有（NH4）2SO3的液體還會與空氣發生氧化反應，從而形成（NH4）2SO4，進一步形成硫酸銨稀溶液。硫酸銨稀溶液還會在脫硫塔內進行濃縮、結晶，最終得到硫酸銨漿液，并且該漿液具有一定固含量。當硫酸銨濃度符合相關規定標準后，可以放入硫銨后處理系統經過水力旋流、離心、干燥和包裝后得到硫酸銨成品化肥。

化學反應方程式如下：

xNH3+H2O+SO2=（NH4）xH2-xSO3

（NH4）xH2-xSO3+1/2O2+（2-x）NH3=（NH4）2SO4

氨法工藝流程圖示意如下：

（二）半干法

生石灰為半干法的主要吸收劑，首先將生石灰制備成熟石灰漿液，即氫氧化鈣漿液，或者將其制備成熟石灰粉。當熟石灰漿液或熟石灰粉制備完成后，可以將其與調溫增濕水同時噴入吸收塔內，此時煙氣與吸收劑進行充分混合，產生一系列物理、化學反應。其中一方面與煙氣中二氧化硫發生化學反應產生亞硫酸鈣，另一方面煙氣隨著時間變化而冷卻，吸收劑水分被蒸發，進而達到脫硫目的。與此同時也能夠獲得固體分裝脫硫副產物。

半干法工藝流程圖示意如下：

二、脫硫效率及煤種適應情況對比

（一）煙氣脫硫主要是通過化學反應進行二氧化硫吸收的過程。其中氨法主要以氨為吸收劑，其脫硫過程在氣-液之間轉換，半干法以消石灰漿液或消石灰粉為吸收劑的脫硫過程在氣-液-固三相間進行。氨法的吸收速度遠遠大于半干法。

（二）氨法的脫硫效率比較容易達到97-99%，半干法的脫硫效率在較低二氧化硫含量時一般較低。采用氨法脫硫，不需要另外增設爐內脫硫裝置，能進一步提高鍋爐熱效率，大大減少鍋爐排渣量。

（三）氨法脫硫在高硫煤煙氣中應用廣泛，其優勢隨著煤含硫量增加而凸顯。依照已投運氨法脫硫工程運行的具體情況，燃煤硫含量在百分之零點五至百分之九之間時，脫硫效率能夠符合國家排放標準。半干法一般只適用于低硫煤的煙氣，對于高硫煤的煙氣，氨法脫硫技術優勢較為明顯。

三、長周期穩定運行對比

（一）氨法脫硫劑為氨水或液氨，脫硫副產物為硫銨化肥。脫硫過程主要是氣-液轉換，中間產物為（NH4）2SO3，最終產物為（NH4）2SO4，且（NH4）2SO3與（NH4）2SO4二者皆易溶于水。氨法脫硫對設備的磨損、結垢堵塞等情況都較半干法更低。國內已有一百多家企業已建在建氨法脫硫裝置，已有充足的成功案例證明系統可以實現長周期穩定運行。

（二）石灰品質和顆粒粒徑要求高：脫硫效率越高，要求鈣硫比也就越大，運行成本也就越高;生成的 CaSO3比CaSO4多，CaSO3需經處理才可成為穩定 CaSO4，副產品利用途徑較少，難以綜合利用。

四、運行成本對比

氨為堿性物質，比石灰的堿性強得多，而且氨的活性強，因此吸收SO2的速率快;系統阻力低，鍋爐引風機用于克服脫硫系統阻力增加的電耗也相對較低。

（NH4）2SO4產生是在氨法脫硫裝置運行過程中進行的，其中脫除兩噸SO2需要吸收一噸氨，生產約4噸硫酸銨。因此裝置的運行費用很低。

半干法脫硫為了達到較高的脫硫效率，采用灰再循環工藝，使得反應塔內的Ca/S比達到近5左右，循環量大，相應系統阻力與電耗增加。半干法前有預除塵，后有布袋除塵器，系統阻力高，鍋爐引風機用于克服脫硫系統阻力增加的電耗也高。半干法脫硫過程中采用較高品質的石灰作為吸收劑，且利用率約50%左右，采購成本較高，且副產物為亞硫酸鈣、硫酸鈣和煙塵混合物，利用途徑較少，銷售困難，需付錢請人處理，對儲灰場的運行、維護和管理的成本也很大，難以綜合利用。因此整套裝置的運行費用較高。

通過經濟比較可以看出，氨法脫硫比半干法脫硫年綜合運行成本節省約1300萬元，其脫除每噸SO2成本比半干法脫硫要低1078元。

五、環境效益對比

（一）半干法脫硫將副產大量脫硫灰，成分復雜，回收利用困難，絕大部分采用堆放或填埋處理。每年要副產大量脫硫灰，其中含有大量的亞硫酸鈣，不可隨意堆放，需要很大的堆放場地并進行防滲、防垮壩處理。

（二）氨法脫硫屬于回收法，具有一定的環境保護作用，其能夠使脫硫塔內氨與煙氣中二氧化硫產生氣-液反應，將二氧化硫全部轉換為（NH4）2SO4，從而實現資源循環利用，將廢氣變為寶物，有利于減輕環境污染，符合可持續發展理念，對建設資源節約型社會具有重要意義。

結束語：

近年來氨法脫硫技術進步很快，很多示范工程消除了氣溶膠、腐蝕等問題，且脫硫過程中無三廢排放，是能穩定滿足現下最嚴格排放標準要求的工藝之一。而很多東部地區原采用半干法脫硫的企業均因脫硫效率低，無法滿足環保標準的提嚴;裝置運行情況不佳，難以長周期穩定運行。最后都采用了氨法脫硫技術進行改造。目前氨法脫硫在石油煉制行業、煤化工、化工、鋼鐵、電力等行業都有廣泛的應用，且所占市場份額在不斷擴大。

參考文獻：

[1]鐘秦. 燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例. 北京：化學工業出版社，2007.

[2]周理明，史永永，李海洋，等.氨法煙氣脫硫過程的工藝優化[J].化學工程， 2014，42（4）：7-12.

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