徐長(zhǎng)香 張學(xué)輝

（江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保有限公司，南京 211100）

摘要：本文以氨法脫硫技術(shù)在廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)有限公司田東電廠2×135MW機(jī)組煙氣脫硫中的應(yīng)用為例闡述了氨法脫硫技術(shù)在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用前景。氨法脫硫具有脫硫效率高、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，同時(shí)其副產(chǎn)物硫酸銨滿足農(nóng)用化肥標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：氨法 煙氣脫硫 火力發(fā)電廠 硫酸銨

Abstract: This article states the prospect of applying the technology of ammonia flue gas desulfurization on large scale of power plant, basic on the example that Tiandong fuel-burning power plant 2×135MW Unit of Guangxi Water Resources and Electric Power Construction Group. The ammonia flue gas desulfurization has many benefits, such as high-efficiency of desulfurization, low-energy consumption, steady operation, and without secondary pollution; at the same time, its by-product, ammonium sulfate, satisfying the standard of agrochemical, accompanying good market prospect.

Key Words: ammonia process  flue gas desulfurization  fuel-burning power plant  ammonium sulfate

    含硫燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣中的二氧化硫是環(huán)境治理的重要對(duì)象。目前煙氣脫硫的工藝有很多，其中氨法煙氣脫硫技術(shù)屬國(guó)際先進(jìn)的新型清潔技術(shù)。氨法煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、無(wú)二次污染、可資源化回收二氧化硫能滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求等明顯優(yōu)勢(shì)。氨法煙氣脫硫原料來(lái)源于化肥，副產(chǎn)品仍是優(yōu)質(zhì)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(nóng)業(yè)大國(guó)的中國(guó)國(guó)情。近年來(lái)氨法煙氣脫硫技術(shù)在中國(guó)得到飛速的發(fā)展^[1]。

    隨著該工藝應(yīng)用業(yè)績(jī)的不斷增多，其裝置的穩(wěn)定性、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、吸收劑的來(lái)源、副產(chǎn)物的市場(chǎng)價(jià)值等方面的問(wèn)題引起了各方的關(guān)注。本文重點(diǎn)介紹廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)有限公司田東電廠(以下簡(jiǎn)稱田東電廠)2×135MW機(jī)組煙氣脫硫中的應(yīng)用情況，分析討論氨法脫硫技術(shù)在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用前景。

    田東電廠現(xiàn)有兩臺(tái)135MW發(fā)電機(jī)組，燃用百色地區(qū)混煤，煙氣中SO₂含量設(shè)計(jì)值達(dá)7684mg/Nm³。該電廠從 2008年6月6日開(kāi)始脫硫裝置的建設(shè)，2009年8月14日一次性通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行考核。該工程采用的是塔頂煙氣直排-塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝的氨法煙氣脫硫技術(shù)，外購(gòu)液氨為吸收劑，產(chǎn)品為硫酸銨化肥。該工程設(shè)一個(gè)吸收塔，處理1#、2#發(fā)電機(jī)組鍋爐的全部煙氣，總煙氣量達(dá)110萬(wàn)Nm³/h。

    a、總煙氣量：2×550957Nm³/h（標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際氧）；

    b、SO₂含量：7684mg/Nm³（標(biāo)態(tài)，干基，6%Ｏ₂）；

    c、煙氣中的塵含量：130mg/Nm³(標(biāo)態(tài)，濕基，6%Ｏ₂)；

    d、原煙氣平均溫度：141℃。

    鍋爐來(lái)煙氣進(jìn)入吸收塔與硫酸銨漿液逆流接觸降溫后再進(jìn)入吸收段，與吸收液接觸，二氧化硫被充分吸收后，經(jīng)水洗除霧器脫除夾帶的液滴，凈煙氣經(jīng)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(jīng)旋流器脫水、離心機(jī)固液分離，形成濕硫銨，母液回脫硫系統(tǒng)；濕硫銨經(jīng)干燥機(jī)干燥，得到水分<1%的硫銨，進(jìn)入包裝機(jī)包裝即可得到商品硫銨。其工藝流程圖見(jiàn)圖1：

圖1 氨法脫硫工藝流程圖

    田東電廠脫硫裝置于2009年8月7日—8月14日整套系統(tǒng)進(jìn)行168h滿負(fù)荷試運(yùn)行。各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良，脫硫效率達(dá)96%以上。

（1）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

    本次試運(yùn)行過(guò)程中，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表1：

表1 田東電廠脫硫裝置試運(yùn)行考核主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

序號(hào)	項(xiàng)目	單位	平均值	設(shè)計(jì)值
1	脫硫效率	%	96.2	95
2	脫氮效率	%	30
3	脫硫島壓力降	kPa	0.77	≤1.0
4	塔出口NH3含量	mg/ Nm3	0.07	≤10
5	氨利用率	%	98	97
6	NH3/S		2.04	≤2.08
7	耗電量	kWh	1548.2	≤1682

    由上表可見(jiàn)，各項(xiàng)性能參數(shù)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。脫硫效率超過(guò)設(shè)計(jì)值，氨逃逸大大低于設(shè)計(jì)值，氨的利用率達(dá)到98％，表明了該氨法脫硫技術(shù)在大型火電廠特別是高硫煤燃煤煙氣治理中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。氨法脫硫的同時(shí)還取得了30%的脫硝率，這也為我國(guó)氮氧化物的治理提供了新的思路。此外，系統(tǒng)的能耗也較低，其電耗僅占發(fā)電量的0.57%，體現(xiàn)了氨法脫硫技術(shù)高效節(jié)能的特點(diǎn)。

（2）副產(chǎn)品硫酸銨質(zhì)量

    副產(chǎn)品硫酸銨的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，數(shù)據(jù)表明副產(chǎn)硫銨質(zhì)量完全達(dá)到了GB535-1995合格品標(biāo)準(zhǔn)，絕大部分已達(dá)到GB535-1995一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。完全可作為優(yōu)質(zhì)農(nóng)用肥使用，甚至可以作工業(yè)級(jí)硫銨使用。

表2 田東電廠脫硫裝置試運(yùn)行考核副產(chǎn)硫酸銨質(zhì)量

序號(hào)	分析項(xiàng)目	指標(biāo)	實(shí)測(cè)值
			最高值	最低值	平均值
1	N， %	≥20.5	21.18	20.93	21.0
2	H2O，%	≤1.0	0.24	0.08	0.19
3	游離酸，%	≤0.2	0.17	0.08	0.13

（1）運(yùn)行成本分析

     根據(jù)田東電廠煙氣脫硫工程的運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)算本項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其結(jié)果如表3

表3 工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

序號(hào)	工程和費(fèi)用名稱	單位	指標(biāo)值
1	年運(yùn)行費(fèi)用	萬(wàn)元	4210.4
2	年脫SO2總量	噸	27312.0
3	年硫銨產(chǎn)量	噸	56900
4	年銷售收入	萬(wàn)元	3698.5
5	年脫硫成本	萬(wàn)元	511.9
6	脫硫單位成本	元/噸	187.4
7	發(fā)電增加成本	元/kWh	0.0033

    表3說(shuō)明該項(xiàng)目的直接單位脫硫成本只有187.4元/噸SO₂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于630元/噸SO₂的排污費(fèi)用，折算發(fā)電成本只增加0.0033元/kWh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.015元/kWh的脫硫電價(jià)補(bǔ)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(wàn)元，具體如下表：

表4 工程投資分析

序號(hào)	工程和費(fèi)用名稱	單位	指標(biāo)值
一	工程投資
1	設(shè)備材料費(fèi)	萬(wàn)元	3763
2	土建工程費(fèi)	萬(wàn)元	460
3	安裝工程費(fèi)用	萬(wàn)元	508
4	設(shè)計(jì)及調(diào)試費(fèi)用	萬(wàn)元	80
5	其它	萬(wàn)元	225
合計(jì)		萬(wàn)元	5036
二	單位投資成本	元/kW	187
三	年脫硫電價(jià)補(bǔ)貼	萬(wàn)元	2235.6
四	年脫硫成本	萬(wàn)元	511.9
五	折舊費(fèi)	萬(wàn)元	251.8
五	年脫硫收益	萬(wàn)元	1471.9
六	投資回收年限	年	4

     注：上網(wǎng)電量按電廠年運(yùn)行6000h、92%上網(wǎng)容量考慮。

    由上表可見(jiàn)，氨法脫硫總體投資不高，一般在150-200元/kW左右，隨著機(jī)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(shí)現(xiàn)收益1471.4萬(wàn)元，4年即可回收投資成本，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

1）經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)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(biāo)均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

2）此氨法煙氣脫硫技術(shù)可以應(yīng)用于大型火電廠

    氨法脫硫技術(shù)的工程應(yīng)用也越來(lái)越多，不斷的工程實(shí)踐也進(jìn)一步促進(jìn)了技術(shù)的成熟。氨法脫硫技術(shù)在田東電廠的應(yīng)用充分體現(xiàn)了該技術(shù)系統(tǒng)可靠、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，具備了大型火電廠的推廣應(yīng)用的條件。

3）能滿足高硫煤火電廠要求

    氨法脫硫工藝對(duì)煤種變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)。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(yùn)行成本也相對(duì)較低，表明該技術(shù)可完全滿足火電廠燃煤含硫不斷增高的要求。

4）響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能降耗的號(hào)召

    氨法脫硫工藝充分利用氨的化學(xué)活性，可有效降低吸收反應(yīng)的液氣比，即減少了吸收液的循環(huán)量，從而有效降低了系統(tǒng)的電耗。田東電廠的電耗僅占發(fā)電量的0.57%，正是對(duì)節(jié)能降耗相關(guān)號(hào)召的積極響應(yīng)。同時(shí)氨法工藝還可利用原煙氣熱量實(shí)現(xiàn)硫酸銨溶液的濃縮結(jié)晶，有效減少了副產(chǎn)物處理的蒸汽消耗，從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的能耗。

5）能在脫硫的同時(shí)實(shí)現(xiàn)同步脫硝

    田東電廠的運(yùn)行參數(shù)表明，氨法脫硫工藝在維持脫硫效率≥95%的同時(shí)，還可取得30%左右的脫硝效率。對(duì)該工藝稍作改進(jìn)后，可使得脫硝效率穩(wěn)定維持在50%以上，絕大多數(shù)的火電廠即可達(dá)到NO_x排放標(biāo)準(zhǔn)，而不再需要承擔(dān)NO_x排放的排污費(fèi)用。真正做到了在一套裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步脫硫脫硝，節(jié)約大量投資及長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。

    廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)有限公司田東電廠2×135MW機(jī)組煙氣脫硫中的應(yīng)用情況表明氨法煙氣脫硫技術(shù)已成熟可靠、且經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，適宜大型火電廠的推廣。

    近年來(lái)，隨著合成氨企業(yè)總體技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)合成氨年產(chǎn)量也在快速增加，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2000年至2008年，其年產(chǎn)量增加了1685.8萬(wàn)噸，達(dá)到了世界年總產(chǎn)量的33.6%，居世界首位。

截至2008年底，我國(guó)現(xiàn)有合成氨企業(yè)達(dá)522家，除西藏、青海、上海等少數(shù)省市外，均有相關(guān)企業(yè)分布。隨著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，我國(guó)合成氨企業(yè)呈大型化方向發(fā)展，年產(chǎn)8萬(wàn)噸的企業(yè)達(dá)202家，其生產(chǎn)總量占全國(guó)合成氨總量的78.32%^[2]。

    合成氨企業(yè)的分布特別是中型、大型合成氨企業(yè)的廣泛分布，為氨法脫硫廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組提供了穩(wěn)定的保障。

圖2是國(guó)內(nèi)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(chǎn)量的比較。

   圖2 氨法脫硫需要氨量和全國(guó)合成氨總產(chǎn)量比較

    由圖可見(jiàn)，即使國(guó)內(nèi)所有的煙氣脫硫裝置皆使用氨法脫硫技術(shù)，所需的脫硫劑氨也不足國(guó)內(nèi)合成氨總產(chǎn)量的20％。

    可見(jiàn)，我國(guó)合成氨的總產(chǎn)量可以完全滿足火力發(fā)電廠全面應(yīng)用氨法脫硫的發(fā)展要求。采用氨法脫硫后，未減少市場(chǎng)的總氮容量，還增加了硫元素的供給，這對(duì)改善我國(guó)土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)將都帶來(lái)積極影響^[3]。

    硫酸銨主要作為化肥原料，它一直是我國(guó)的一個(gè)化肥品種。近年來(lái)，硫銨的非化肥應(yīng)用，如農(nóng)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(duì)于復(fù)合肥方面的應(yīng)用，我國(guó)的硫銨需求量可以超過(guò)500萬(wàn)噸/年。另外，硫銨的出口量也很大，在亞洲的貿(mào)易量就超過(guò)200萬(wàn)噸/年。并隨著尿素包覆等技術(shù)的應(yīng)用化肥生產(chǎn)對(duì)硫銨的需求將大幅度提升。

而我國(guó)目前的硫銨產(chǎn)量在氮肥總量中只占0.3%左右。2008年全國(guó)硫銨總產(chǎn)量約170萬(wàn)噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)要求^[4]。

    （1）氨法煙氣脫硫工藝技術(shù)成熟、適用煤種廣、脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)能耗低，值得大型火力發(fā)電廠推廣應(yīng)用；

    （2）氨法脫硫工藝可在脫硫的同時(shí)實(shí)現(xiàn)同步脫硝，適應(yīng)我國(guó)環(huán)境保護(hù)日趨嚴(yán)格的趨勢(shì)；

    （3）氨法煙氣脫硫副產(chǎn)硫酸銨的品質(zhì)符合農(nóng)用化肥標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足農(nóng)業(yè)應(yīng)用的要求；

    （4）目前我國(guó)合成氨總量大、分布廣，可滿足氨法脫硫廣泛應(yīng)用的需求；

（5）國(guó)內(nèi)硫酸銨的需求量較大，現(xiàn)有生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求。

 

    [1]徐長(zhǎng)香、傅國(guó)光.氨法煙氣脫硫技術(shù)綜述[J].電力環(huán)境保護(hù),2005,21(2):17-20.

    [2]潘德潤(rùn).持續(xù)快速發(fā)展的中國(guó)氮肥和甲醇工業(yè)[J].2009年氮肥、甲醇年會(huì)論論文集.

    [3]矯學(xué)成.燃煤電廠脫硫生成物綜合利用的經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值分析[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.

    [4]原野. 氮肥市場(chǎng)回顧及2009年預(yù)測(cè)[J].化工管理，2009(3):26-28.