氨法煙氣脫硫技術在大型火力發電廠的應用
來源：江蘇新世紀江南環保有限公司 閱讀：5818 更新時間：2010-01-05 14:201 概述
含硫燃料燃燒所產生的煙氣中的二氧化硫是環境治理的重要對象。目前煙氣脫硫的工藝有很多，其中氨法煙氣脫硫技術屬國際先進的新型清潔技術。氨法煙氣脫硫技術具有脫硫效率高、無二次污染、可資源化回收二氧化硫能滿足循環經濟要求等明顯優勢。氨法煙氣脫硫原料來源于化肥，副產品仍是優質化肥，不僅不影響總氮肥供給還增加了硫元素的供給，更適合農業大國的中國國情。近年來氨法煙氣脫硫技術在中國得到飛速的發展[1]。
隨著該工藝應用業績的不斷增多，其裝置的穩定性、運行的經濟技術指標、吸收劑的來源、副產物的市場價值等方面的問題引起了各方的關注。本文重點介紹廣西水利電力建設集團有限公司田東電廠(以下簡稱田東電廠)2×135MW機組煙氣脫硫中的應用情況，分析討論氨法脫硫技術在大型火力發電廠的應用前景。
2 田東電廠2×135MW機組煙氣脫硫中的應用
2.1 工程概況
田東電廠現有兩臺135MW發電機組，燃用百色地區混煤，煙氣中SO2含量設計值達7684mg/Nm3。該電廠從 2008年6月6日開始脫硫裝置的建設，2009年8月14日一次性通過168小時試運行考核。該工程采用的是塔頂煙氣直排-塔內飽和結晶工藝的氨法煙氣脫硫技術，外購液氨為吸收劑，產品為硫酸銨化肥。該工程設一個吸收塔，處理1#、2#發電機組鍋爐的全部煙氣，總煙氣量達110萬Nm3/h。
2.2 設計參數
a、總煙氣量：2×550957Nm3/h（標態，濕基，實際氧）；
b、SO2含量：7684mg/Nm3（標態，干基，6%Ｏ2）；
c、煙氣中的塵含量：130mg/Nm3(標態，濕基，6%Ｏ2)；
d、原煙氣平均溫度：141℃。
2.3 工藝流程
鍋爐來煙氣進入吸收塔與硫酸銨漿液逆流接觸降溫后再進入吸收段，與吸收液接觸，二氧化硫被充分吸收后，經水洗除霧器脫除夾帶的液滴，凈煙氣經脫硫塔頂濕煙囪排放。
吸收液吸收二氧化硫后回流到氧化段，與氧化空氣接觸，使吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨得到充分氧化。
一定固含量約硫酸銨漿液送至硫銨工序經旋流器脫水、離心機固液分離，形成濕硫銨，母液回脫硫系統；濕硫銨經干燥機干燥，得到水分<1%的硫銨，進入包裝機包裝即可得到商品硫銨。其工藝流程圖見圖1：
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圖1 氨法脫硫工藝流程圖
2.4 運行指標
田東電廠脫硫裝置于2009年8月7日—8月14日整套系統進行168h滿負荷試運行。各項指標優良，脫硫效率達96%以上。
（1）技術經濟指標
本次試運行過程中，主要技術經濟參數如表1：
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表1 田東電廠脫硫裝置試運行考核主要技術經濟指標
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由上表可見，各項性能參數完全達到設計要求。脫硫效率超過設計值，氨逃逸大大低于設計值，氨的利用率達到98％，表明了該氨法脫硫技術在大型火電廠特別是高硫煤燃煤煙氣治理中的技術優勢。氨法脫硫的同時還取得了30%的脫硝率，這也為我國氮氧化物的治理提供了新的思路。此外，系統的能耗也較低，其電耗僅占發電量的0.57%，體現了氨法脫硫技術高效節能的特點。
（2）副產品硫酸銨質量
副產品硫酸銨的檢測結果見表2，數據表明副產硫銨質量完全達到了GB535-1995合格品標準，絕大部分已達到GB535-1995一級品標準。完全可作為優質農用肥使用，甚至可以作工業級硫銨使用。
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表2 田東電廠脫硫裝置試運行考核副產硫酸銨質量
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2.5 裝置的經濟分析
（1）運行成本分析
根據田東電廠煙氣脫硫工程的運行數據測算本項目的運行經濟指標，其結果如表3
表3 工程運行經濟指標
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表3說明該項目的直接單位脫硫成本只有187.4元/噸SO2，遠遠低于630元/噸SO2的排污費用，折算發電成本只增加0.0033元/kWh，遠遠低于0.015元/kWh的脫硫電價補貼。
（2）工程投資分析
田東電廠氨法脫硫工程的總投資為5036萬元，具體如下表：
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表4 工程投資分析
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注：上網電量按電廠年運行6000h、92%上網容量考慮。
由上表可見，氨法脫硫總體投資不高，一般在150-200元/kW左右，隨著機組容量的增大，其一次性投資可降至100-150元/kW。田東電廠采用氨法脫硫后，年可實現收益1471.4萬元，4年即可回收投資成本，經濟效益十分顯著。
2.6 應用效果
1）經濟技術指標達到國際先進水平
田東電廠脫硫裝置的脫硫效率、氨回收利用率、氨的逃逸值等指標均達到了國際先進水平。
2）此氨法煙氣脫硫技術可以應用于大型火電廠
氨法脫硫技術的工程應用也越來越多，不斷的工程實踐也進一步促進了技術的成熟。氨法脫硫技術在田東電廠的應用充分體現了該技術系統可靠、運行穩定的特點，具備了大型火電廠的推廣應用的條件。
3）能滿足高硫煤火電廠要求
氨法脫硫工藝對煤種變化的適應能力較強。田東電廠燃煤含硫量在3%左右，采用氨法脫硫后，不但脫硫效率有保障，其運行成本也相對較低，表明該技術可完全滿足火電廠燃煤含硫不斷增高的要求。
4）響應了國家節能降耗的號召
氨法脫硫工藝充分利用氨的化學活性，可有效降低吸收反應的液氣比，即減少了吸收液的循環量，從而有效降低了系統的電耗。田東電廠的電耗僅占發電量的 0.57%，正是對節能降耗相關號召的積極響應。同時氨法工藝還可利用原煙氣熱量實現硫酸銨溶液的濃縮結晶，有效減少了副產物處理的蒸汽消耗，從而進一步降低了系統的能耗。
5）能在脫硫的同時實現同步脫硝
田東電廠的運行參數表明，氨法脫硫工藝在維持脫硫效率≥95%的同時，還可取得30%左右的脫硝效率。對該工藝稍作改進后，可使得脫硝效率穩定維持在50%以上，絕大多數的火電廠即可達到NOx排放標準，而不再需要承擔NOx排放的排污費用。真正做到了在一套裝置內實現同步脫硫脫硝，節約大量投資及長期運行費用。
3 氨法煙氣脫硫技術在國內大型火電廠推廣的可行性分析
3.1 技術成熟可靠、先進，適宜大型火電廠的推廣
廣西水利電力建設集團有限公司田東電廠2×135MW機組煙氣脫硫中的應用情況表明氨法煙氣脫硫技術已成熟可靠、且經濟技術指標先進，適宜大型火電廠的推廣。
3.2 吸收劑來源分析
近年來，隨著合成氨企業總體技術水平的不斷提高，我國合成氨年產量也在快速增加，相關統計數據顯示：2000年至2008年，其年產量增加了1685.8萬噸，達到了世界年總產量的33.6%，居世界首位。
截至2008年底，我國現有合成氨企業達522家，除西藏、青海、上海等少數省市外，均有相關企業分布。隨著企業競爭的加劇，我國合成氨企業呈大型化方向發展，年產8萬噸的企業達202家，其生產總量占全國合成氨總量的78.32%[2]。
合成氨企業的分布特別是中型、大型合成氨企業的廣泛分布，為氨法脫硫廣泛應用于火力發電機組提供了穩定的保障。
圖2是國內所有脫硫裝置皆使用氨法煙氣脫硫所需脫硫劑氨與合成氨年總產量的比較。
圖2 氨法脫硫需要氨量和全國合成氨總產量比較
由圖可見，即使國內所有的煙氣脫硫裝置皆使用氨法脫硫技術，所需的脫硫劑氨也不足國內合成氨總產量的20％。
可見，我國合成氨的總產量可以完全滿足火力發電廠全面應用氨法脫硫的發展要求。采用氨法脫硫后，未減少市場的總氮容量，還增加了硫元素的供給，這對改善我國土壤結構、促進農業增產將都帶來積極影響[3]。
3.3 副產物的市場分析
硫酸銨主要作為化肥原料，它一直是我國的一個化肥品種。近年來，硫銨的非化肥應用，如農藥、粘膠纖維、含硫染料、橡膠制品、礦石浸取、食糖脫色等，也在大量增加。
而對于復合肥方面的應用，我國的硫銨需求量可以超過500萬噸/年。另外，硫銨的出口量也很大，在亞洲的貿易量就超過200萬噸/年。并隨著尿素包覆等技術的應用化肥生產對硫銨的需求將大幅度提升。
而我國目前的硫銨產量在氮肥總量中只占0.3%左右。2008年全國硫銨總產量約170萬噸，遠遠滿足不了市場要求[4]。
4 結論
（1）氨法煙氣脫硫工藝技術成熟、適用煤種廣、脫硫效率高、運行穩定、系統能耗低，值得大型火力發電廠推廣應用；
（2）氨法脫硫工藝可在脫硫的同時實現同步脫硝，適應我國環境保護日趨嚴格的趨勢；
（3）氨法煙氣脫硫副產硫酸銨的品質符合農用化肥標準，完全滿足農業應用的要求；
（4）目前我國合成氨總量大、分布廣，可滿足氨法脫硫廣泛應用的需求；
（5）國內硫酸銨的需求量較大，現有生產能力遠遠不能滿足其需求。
參考文獻：
[1]徐長香、傅國光.氨法煙氣脫硫技術綜述[J].電力環境保護,2005,21(2):17-20.
[2]潘德潤.持續快速發展的中國氮肥和甲醇工業[J].2009年氮肥、甲醇年會論論文集.
[3]矯學成.燃煤電廠脫硫生成物綜合利用的經濟技術價值分析[J]. 中國環境科學學會2005年學術年會論文集.
[4]原野. 氮肥市場回顧及2009年預測[J].化工管理，2009(3):26-28.
