锅炉烟气脱硫氨法与半干法的对比分析

刘军

摘要：去除烟道气或其他工业废气中SO2和SO3的过程称为烟气脱硫。依照脱硫产生的反应物和脱硫产物存在形态可分为干法、湿法以及半干法。半干法脱硫因其无废水排放，排烟为干烟气，烟囱可不防腐等优点，在国内有较多装置。但随着环保要求的提高，半干法因为其工艺路线所限，已经难以满足最新的环保排放标准。氨法脱硫技术起步较晚，属于湿法的一种，其优点在于不产生二次污染、可进行资源化利用且脱硫效率极高，能够起到间接保护环境作用，并且还能实现资源循环利用，不增加碳排放，促进经济健康发展。其中国内脱硫装置单台烟气量能够与500MW发电机组相匹敌。

关键词：氨法脱硫;半干法脱硫;对比分析

一、工艺流程的对比

（一）氨法

氨法的主要工艺流程包括以下内容：脱硫塔内循环浆液对引风机进入的烟气进行洗涤工作，降低烟气温度，并通过含氨循环液吸收其中的二氧化硫，二者结合产生（NH4）2SO3。而含有（NH4）2SO3的液体还会与空气发生氧化反应，从而形成（NH4）2SO4，进一步形成硫酸铵稀溶液。硫酸铵稀溶液还会在脱硫塔内进行浓缩、结晶，最终得到硫酸铵浆液，并且该浆液具有一定固含量。当硫酸铵浓度符合相关规定标准后，可以放入硫铵后处理系统经过水力旋流、离心、干燥和包装后得到硫酸铵成品化肥。

化学反应方程式如下：

xNH3+H2O+SO2=（NH4）xH2-xSO3

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

氨法工艺流程图示意如下：

（二）半干法

生石灰为半干法的主要吸收剂，首先将生石灰制备成熟石灰浆液，即氢氧化钙浆液，或者将其制备成熟石灰粉。当熟石灰浆液或熟石灰粉制备完成后，可以将其与调温增湿水同时喷入吸收塔内，此时烟气与吸收剂进行充分混合，产生一系列物理、化学反应。其中一方面与烟气中二氧化硫发生化学反应产生亚硫酸钙，另一方面烟气随着时间变化而冷却，吸收剂水分被蒸发，进而达到脱硫目的。与此同时也能够获得固体分装脱硫副产物。

半干法工艺流程图示意如下：

二、脱硫效率及煤种适应情况对比

（一）烟气脱硫主要是通过化学反应进行二氧化硫吸收的过程。其中氨法主要以氨为吸收剂，其脱硫过程在气-液之间转换，半干法以消石灰浆液或消石灰粉为吸收剂的脱硫过程在气-液-固三相间进行。氨法的吸收速度远远大于半干法。

（二）氨法的脱硫效率比较容易达到97-99%，半干法的脱硫效率在较低二氧化硫含量时一般较低。采用氨法脱硫，不需要另外增设炉内脱硫装置，能进一步提高锅炉热效率，大大减少锅炉排渣量。

（三）氨法脱硫在高硫煤烟气中应用广泛，其优势随着煤含硫量增加而凸显。依照已投运氨法脱硫工程运行的具体情况，燃煤硫含量在百分之零点五至百分之九之间时，脱硫效率能够符合国家排放标准。半干法一般只适用于低硫煤的烟气，对于高硫煤的烟气，氨法脱硫技术优势较为明显。

三、长周期稳定运行对比

（一）氨法脱硫剂为氨水或液氨，脱硫副产物为硫铵化肥。脱硫过程主要是气-液转换，中间产物为（NH4）2SO3，最终产物为（NH4）2SO4，且（NH4）2SO3与（NH4）2SO4二者皆易溶于水。氨法脱硫对设备的磨损、结垢堵塞等情况都较半干法更低。国内已有一百多家企业已建在建氨法脱硫装置，已有充足的成功案例证明系统可以实现长周期稳定运行。

（二）石灰品质和颗粒粒径要求高：脱硫效率越高，要求钙硫比也就越大，运行成本也就越高;生成的 CaSO3比CaSO4多，CaSO3需经处理才可成为稳定 CaSO4，副产品利用途径较少，难以综合利用。

四、运行成本对比

氨为碱性物质，比石灰的碱性强得多，而且氨的活性强，因此吸收SO2的速率快;系統阻力低，锅炉引风机用于克服脱硫系统阻力增加的电耗也相对较低。

（NH4）2SO4产生是在氨法脱硫装置运行过程中进行的，其中脱除两吨SO2需要吸收一吨氨，生产约4吨硫酸铵。因此装置的运行费用很低。

半干法脱硫为了达到较高的脱硫效率，采用灰再循环工艺，使得反应塔内的Ca/S比达到近5左右，循环量大，相应系统阻力与电耗增加。半干法前有预除尘，后有布袋除尘器，系统阻力高，锅炉引风机用于克服脱硫系统阻力增加的电耗也高。半干法脱硫过程中采用较高品质的石灰作为吸收剂，且利用率约50%左右，采购成本较高，且副产物为亚硫酸钙、硫酸钙和烟尘混合物，利用途径较少，销售困难，需付钱请人处理，对储灰场的运行、维护和管理的成本也很大，难以综合利用。因此整套装置的运行费用较高。

通过经济比较可以看出，氨法脱硫比半干法脱硫年综合运行成本节省约1300万元，其脱除每吨SO2成本比半干法脱硫要低1078元。

五、环境效益对比

（一）半干法脱硫将副产大量脱硫灰，成分复杂，回收利用困难，绝大部分采用堆放或填埋处理。每年要副产大量脱硫灰，其中含有大量的亚硫酸钙，不可随意堆放，需要很大的堆放场地并进行防渗、防垮坝处理。

（二）氨法脱硫属于回收法，具有一定的环境保护作用，其能够使脱硫塔内氨与烟气中二氧化硫产生气-液反应，将二氧化硫全部转换为（NH4）2SO4，从而实现资源循环利用，将废气变为宝物，有利于减轻环境污染，符合可持续发展理念，对建设资源节约型社会具有重要意义。

结束语：

近年来氨法脱硫技术进步很快，很多示范工程消除了气溶胶、腐蚀等问题，且脱硫过程中无三废排放，是能稳定满足现下最严格排放标准要求的工艺之一。而很多东部地区原采用半干法脱硫的企业均因脱硫效率低，无法满足环保标准的提严;装置运行情况不佳，难以长周期稳定运行。最后都采用了氨法脱硫技术进行改造。目前氨法脱硫在石油炼制行业、煤化工、化工、钢铁、电力等行业都有广泛的应用，且所占市场份额在不断扩大。

参考文献：

[1]钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 北京：化学工业出版社，2007.

[2]周理明，史永永，李海洋，等.氨法烟气脱硫过程的工艺优化[J].化学工程， 2014，42（4）：7-12.

江苏新世纪江南环保股份有限公司 江苏南京 210000