副产液体SO2的烟气脱硫技术

２００７年２月　电　力　环境保护　第２３卷第１期　副产液体ＳＯ２的烟气脱硫技术　Ａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ　ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　ｓｕｌｆｕｒ　ｄｉｏｘｉｄｅ　郭声波　，肖戈　，郑亦农　（１．湖北襄樊学院，湖北襄樊４４１００３；２．襄樊奇正电气有限公司，湖北襄樊４１０００）　摘要：介绍了资源化法烟气脱硫技术的工艺原理和工艺流程。相关试验表明，资源化法烟气脱硫技术具有脱硫效　率高、设备投资省、运行费用低、可靠性高、操作简便、实现硫资源的回收利用等诸多优点。　关键词：烟气脱硫；资源化；试验　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｒｅｃｙｃｌｅ　ｓｕｌｆｕｒ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏ。　ｄｕｃｅｄ．Ｉｔ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｌｏｔｓ　ｏｆ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉ。　ｃｉｅｎｔ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ，ｌｏｗ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｌｏｗ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ　ｒｅｌｉａｂｌｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｐｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｌｆｕｒ　ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅｃｙｃｌｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　中图分类号：ＸＴＯＩ．３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—４Ｏ３２（２ｏ０７）０ｌ一０３１—０５　１概述　我国从２０世纪９０年代初开始引进外国的脱硫　平时闲置不用也不奇怪。　在每年向空气中排放２０　Ｍｔ的ＳＯ，，对环境造成　了严重污染的同时，我国每年又要从国外进口大量　工艺，目前投入运行的工艺有十几种，如：石灰石．石　膏法、烟气循环流化床法、喷雾干燥法、炉内喷钙尾　部增湿活化法、电子束法等。　硫磺。２００４年，我国进Ｅｌ普通硫磺（不包括沉淀硫、　升华硫）６．８Ｍｔ，２００５年达到８．１　Ｍｔ，随着我国经济的　发展，这一数字还将逐年上升。若能将排放到大气　中的ＳＯ２加以回收利用，不仅我国的空气质量会得　以上工艺各有优缺点，在选择和应用中都存在　一些实际问题：　到明显改善，而且将不再需要进口硫磺。　资源法脱硫新技术由襄樊奇正电气有限公司　（１）脱硫设备巨额的工程投资与运行费用问题。　以早期采用日本石灰石．石膏法脱硫技术的珞璜电　厂和采用芬兰ＬＩＦＡＣ脱硫技术的南京下关电厂为　例，它们的投资分别是８８９元／ｋＷ和１　２００元／ｋｗ，　它们的运行费分别为２．３１分／（ｋＷ．ｈ）和１．８９分／　（ｋＷ・ｈ），这两项指标对任何一个电厂而言都将是一　个沉重的负担。　（原襄樊市湘成化工机械研究所）提供试验方案和脱　硫技术，华中电网公司（原华中电力管理局）提供资　金、场地，共同完成了烟气资源化脱硫技术的电厂试　验，目的就是要开发出一套真正拥有自主知识产权，　符合中国国情，具有脱硫效率高、设备投资省、运行　费用低、可靠性高、操作简便、实现硫资源回收利用　等诸多优点的脱硫新技术。　（２）目前的这些脱硫技术大多数都是单纯地将　烟气中的ｓＯ，脱除下来而不加以利用，或者即使有　所利用，其范围也十分狭窄，如副产石膏、硫铵等，并　没有真正实现硫资源的充分利用。事实上，我国天　２资源化烟气脱硫技术工艺原理　资源化烟气脱硫的指导思想是将烟气中污染环　然石膏的储量世界第一，且质优价廉，我国化肥行业　每年副产的２　０００多万ｔ磷石膏基本没有得到利用，　而可以大量消耗石膏的新型建材产品如石膏砌块、　纸面石膏板等在我国的应用远不及欧美，所以多数　脱硫石膏只能弃置。　境的ｓＯ２收集下来作为资源加以回收利用，同时确　保这个收集资源化的过程不再产生二次污染，系统　运行可靠，运行经济性良好，烟气的各项指标符合国　家排放标准，副产品（液体ＳＯ２）收益与运行费用相　抵或略有盈余，使企业的烟气脱硫工作由被动变主　动。　（３）高额的运行费用使企业不堪重负，迫于政策　压力投巨资安装的脱硫装置，只在应付检查时开启，　３１　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年２月　电　力　环境保护　第２３卷　第１期　２．１脱硫系统构成　采用本技术的整套脱硫除尘系统主要分为ｓＯ２　的吸收与解吸两大部分，其中吸收部分主要由Ｓ０２　吸收塔、吸收液储槽、吸收液循环泵三部分组成；解　吸部分主要由吸收液加热器、Ｓ０２解吸器、冷凝除水　器、浓硫酸干燥器、压缩机、油气分离器、ｓＯ２储罐组　成。　吸收系统与解吸系统间由贫富液热交换器、贫　液冷却器、贫液输送泵、富液输送泵及相关贫富液输　送管线连接在一起。　２．２脱硫系统工艺流程　（１）通过吸收系统吸收电厂烟气中的ＳＯ２和部　分粉尘。　（２）饱含ｓＯ２的吸收液由吸收液储槽经富液输　送泵送至ＳＯ２解吸器。　（３）在适当的温度和压力下，在Ｓ０２解吸器中获　得ｓＯ　和水蒸气的混合气，同时将脱出ｓＯ２的吸收　液经贫液输送泵回送至吸收液储槽。　（４）经冷凝除水器和浓硫酸干燥器脱出混合气　中的水蒸气。　（５）干燥的ＳＯ　气体经压缩机压缩、冷凝、相变　成液体Ｓ０２，储存于ｓＯ２储罐中。　２．３工艺的先进性　（１）环境效益明显。因为吸收设备都是静止设　备，而且结构较为简单，降低了系统操作、控制、维护　的复杂性，提高了整个系统的可靠性，使其投运率可　以满足电厂的需要。在运行正常的情况下，ＳＯ２减　排可达到９５％，烟尘减排可达到９９％。　（２）硫资源化效率高。ｓＯ２的产品量可达到总　排放量的９０．２５％。　（３）无二次污染，环境友好。本技术所采用的吸　收剂对人体无害，可在自然条件下生物降解；吸收　液、冷却水在系统内封闭循环，不对外排放；除下来　的粉煤灰可以作为建筑材料加以利用。　（４）经济性良好。系统操作控制简单，能耗低；　运行成本远低于目前主流的石灰石．石膏法，同时副　产品液体ｓＯ２有较高的经济收益，不会增加电厂在　环境治理方面的投入。　３相关试验　资源法脱硫技术于１９９７年开始研发，１９９９年初　３２　完成实验室规模试验，取得了较完整的技术数据。　工业规模试验在２０００年３月正式开始，并在２００３年　的１０月进行了技术评审。　工业规模试验是在湖北省荆门市煤矸石电厂进　行的，该电厂装机为２台３５　ｔ循环流化床锅炉配套２　台６　ＭＷ发电机组。资源法脱硫试验是在其１号机　组的引风机后引出１　２００　ｍ３／ｈ烟气进行的。现场试　验共９个月，完成了实时工况下吸收设备的适应性　研究（包括吸收设备选择、设备抗堵塞性、系统阻力、　设备腐蚀、设备操作弹性、吸收效率等）；吸收剂适应　性研究（包括抗油性、抗污性、抗氧化法、吸收效率、　吸收持久性、抗热解吸性、吸收剂循环利用性等）；副　产品生产过程参数研究；副产品性能检测等试验。　为完成技术推广打下了坚实的基础。　３．１吸收剂的特性　通过３　ａ的现场工业规模试验，我们对吸收剂　的配方进行了多次改进，已定型的吸收剂主要特性　如下：　（１）对ＳＯ２高效选择吸收。除ＳＯ２外，吸收剂不　与烟气中的其他气体发生化学反应；另一方面，电厂　烟气中的各种化学成分对吸收剂也无不良影响。　（２）化学活性保持长期稳定。在２周时间里经　反复多次循环使用后，静置４周，吸收剂仍然具有对　ＳＯ２良好的吸附能力。　（３）用吸收剂配制的某一浓度吸收液，在一定的　物理条件下能将其吸收的ＳＯ２完全、迅速释放出来，　同时恢复对Ｓ０２的吸收能力。　（４）该吸收剂环境相容性好，无毒、无燃爆危险，　原料容易获得。　３．２吸收塔的选择　在现场的工业规模试验中选择了流动泡沫床、　特制填料和旋流板３种结构的试验塔，并对其吸收　性能进行了对比。　采用定型的吸收剂时，试验结果如下：　（１）流动泡沫床塔。设备设计处理烟气量能力　为１　２００　ｍ３／ｈ（本文烟气量均为标态值），设计处理烟　气温度为１１０℃，设计脱硫效率为９５％。试验结果　见表１。　（２）旋流板塔。设备设计处理烟气量能力为　６００　ｍ３／ｈ，设计处理烟气温度为１１０　ｏＣ，设计脱硫效　率为８５％。试验结果见表２。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年　郭声波等：副产液体ＳＯ２的烟％￣４－ｆ．，ｇ－－　第１期　（３）特制填料塔。设备设计处理烟气量能力为　６００　ｍ３／ｈ，率为９５％。试验结果见表３。　设计处理烟气温度为１１０　ｏＣ，设计脱硫效　表３特制填料塔试验结果　（４）３种吸收塔的性能比较。３种吸收塔的性能　泡剂的起泡作用，从而降低脱硫效率。使用条件的　苛刻，限制了流动泡沫床塔的应用。　填料塔的突出优点是液气比相对较低、设备体　积较小、占地少；缺点是系统阻力相对较高，结构较　为复杂，造价比流动泡沫床塔高１４０％左右。　综合比较，采用特制填料塔应是最佳方案。因　为：①它在液气比、设备体积、操作弹性３个方面表　现最好，意味着它具备节电、减少占地面积和适应锅　炉工况变化的能力。②高达９９％的脱硫效率可以　满足任何燃煤电厂的要求。③虽然在三者中造价最　３３　比较见表４。表中液气比、设备体积、造价三项指标　所列数值为３种塔间的相对值，均以流动泡沫塔床　为基准“１”。　由表４可见，旋流板塔的几项重要技术指标都　比另两者差，而流动泡沫床塔与特制填料塔相比则　各有优劣。　流动泡沫床塔的优点是系统阻力小、结构简单、　造价较低；缺点是需要另外投入泡沫剂，当烟气中含　油时（对于电厂烟气有时是难免的），油分会破坏起　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年２月　电　力　环境保护　第２３卷　第１期　贵，但由于整个系统造价低廉，不会因吸收设备的造　价高而导致系统投资过高，所以本系统采用特制填　料塔时，在单位投资上仍然具有优势。　表４　３种吸收塔的性能比较　３．３解吸与副产品生产　出现的混油现象。压缩后的气体使用产品冷凝器冷　凝，以循环水作为冷却介质。所有液体ＳＯ２成品储　罐外部进行保温处理。　通过反复试验，从吸收液中快速提取Ｓ０２、逐级　提纯并加压液化贮存的技术已完全成熟。　解吸系统的主要任务是从富含ＳＯ２的吸收液　（富液）中提取ＳＯ２并加压液化，生产出符合国家产　品质量标准的液体ＳＯ２产品。该系统由吸收液加热　器、ＳＯ２解吸器、冷凝除水器、浓硫酸干燥器、压缩　机、油气分离器、Ｓ０２储罐七部分组成。　最初生产出的液体ＳＯ２产品送湖北省化工产品　质量监督检验站检测，检测结果显示产品残渣含量　液体ＳＯ２是应用广泛的传统化工产品，具有成　熟的市场，国内年需求量在２２万ｔ以上，价格稳定　在１　０００元／ｔ以上。液体ＳＯ２作为副产品，可以大幅　降低企业的脱硫成本，甚至赢得额外利润。　超标，标准要求残渣含量不大于０．２０％为合格，实　测结果为０．２６％。通过对残渣的分析，发现完全是　压缩机润滑油造成的。当时采用的是氟利昂压缩　机，机器工作时总有少量润滑油随ＳＯ２一起进人高　压端，在高压端ＳＯ２已为液态，混人的润滑油无法由　后续的油气分离器分离出来，产品中的残渣也就难　免。后经选用无油螺杆型压缩机，解决了产品可能　４资源化法与石灰石法脱硫技术的比较　石灰石法是目前所有脱硫方法中最受推崇且应　用最广的一种，所以将资源化法烟气脱硫技术与石　灰石法脱硫技术作比较，详见表５。　表５资源化法与石灰石法脱硫技术的比较　３４　维普资讯 http://www.cqvip.com

２０ｏ７年　郭声波等：副产液体ｓＯ２的烟气脱硫技术　第１期　５经济效益分析　５．１脱硫装置的有关参数　７０％，年液体二氧化硫产量１　１９７　ｔ。　５．２经济效益分析　（１）年减少二氧化硫排放量１　７１０　ｔ。根据国家　以某化纤集团自备电厂为例，该电厂现有２台　７５　ｔ／ｈ循环流化床锅炉，年运行７　５００　ｈ，单台锅炉燃　煤量为１２ｔ／ｈ，燃煤硫分小于１％，单台锅炉烟气量　为１７１　６０８　ｍ３／ｈ（相当于１２　ＭＷ），年二氧化硫排放量　为１　８００　ｔ，烟气含硫量１３９８．５３６２　ｍｇ／ｍ３。烟气温度　为１４０℃。　《排污费征收标准管理办法》中规定的二氧化硫新排　污费延收标准和具体实施时间，２００６以后为６３１．６　元／ｔ，则年减少ＳＯ２排污费１０８万元；年产工业液体　二氧化硫１　１９７　ｔ；　（２）以２００５年液体二氧化硫的市场价格１４００　元／ｔ计，则年产值为１６７．５８万元。若按照保守价格　１　０００元／ｔ计，年产值为ｌｌ９．７万元。　（３）生产中水、电、能源（蒸汽）及其他消耗费用　见表６。　脱硫吸收塔设计处理烟气量１５３　０００　ｍ３／ｈ，设计　运行温度９０℃，设计脱硫效率９５％，设计年投运率　１００％。则年脱硫量为１　７１０　ｔ，设计年二氧化硫产率　表６生产中水、电、能源（蒸汽）及其他消耗费用　（４）年生产固定费用为１８万元，其中人员工资　装置的运行费用低廉，脱硫副产品收益可靠，可以部　分或全部抵消运行费用，为脱硫装置的长期运行提　供了经济保证。　‘　１２万元（属变动费用，按１０人计），维修费用６万元　（备件消耗）。　（５）脱硫系统装置年运行总费用为９４．６５万元。　（６）脱硫工程总投资（含设备、设备安装、土建、　开车试运行、不可预见等费用）３００元／ｋＷ×１２　０００　ｋＷ＝３６０万元，年均化投资３８．２６万元（设备寿命按　３０　ａ，贴现率按１０％计）。　（７）由上述各项分析可知，该电厂采用资源化烟　气脱硫技术后，年脱硫收益（１）＋（２）＝２２７．７万元；　年脱硫成本（５）＋（６）＝１３２．９１万元；年脱硫净利润　２２７．７—１３２．９１＝９４．７９万元。　（３）资源化脱硫技术还需要大电厂的应用实例，　为其进一步推广应用积累更多的经验。资源化脱硫　新技术的应用，可使电厂由“要我脱硫”变为“我要脱　硫”。　参考文献：　［１］吴忠标．大气污染控制技术［Ｍ］．北京：化学工业出版杜．２００２．　［２］杨风．二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程［Ｍ］．北京：冶金工业　出版社．２００４．　［３］肖文德，吴志泉．二氧化硫脱除与回收［Ｍ］．北京：化学工业出　版社，２００１．　６结语　（１）资源化脱硫技术是真正拥有自主知识产权　的脱硫新技术。它符合中国国情，具有脱硫效率高、　设备投资省、可靠性高、操作简便、实现硫资源的回　收利用等诸多优点。　（２）从经济角度看，采用资源法脱硫技术，脱硫　［４］郝吉明，王书肖，陆永琪．燃煤二氧化硫污染控制技术手册［Ｍ］．　北京　化学工业出版社，２００１．　［５］钟秦．燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例［Ｍ］．北京：化学工业　出版社，２００２．　’　收稿日期：２００６－０４—２０；修回日期：２００６．１２．１９　作者简介：郭声波（１９６２．），男，四川泸县人．副教授，主要从事化　工建材产品的研究。Ｅ．ｍａｉｌ：ｓｏｕｎｄ　ｗａｖｅ８＠ｓｉｎａ．ＣＯｒｎ。　３５