FGD脱硫技术.

主讲人：概述氨－肥法发展、业绩与应用结论目录3火电厂锅炉烟气特点SO2＝500－4000ppm，NOx＝100－1000ppm,SO3＝10－50ppm，HCl＝1－20ppm，HF＝1－20ppm，Hg等。烟气量200MW＝80万Nm3/h300MW＝120万Nm3/h单厂排SO2＝2－20万吨/年。SO2NOx一概述4我国的SO2问题•SO2排放和酸雨大国SO2排放量：2000万吨/年酸雨损失：1000亿元/年•硫酸和化肥大国SO2需求：2000万吨/年•硫资源缺乏大国进口S＝300SO2＝600万吨/年回收烟气SO2变废为宝、化害为利！目标：可资源化的FGD技术！5原理：(气体)SO2＋碱性吸收剂＝亚硫酸盐：吸收亚硫酸盐＋0.5O2＝硫酸盐(固体)：氧化按脱硫剂的种类划分：(1)、以CaCO3(石灰石)为基础的钙法；(2)、以NH3为基础的氨法；(3)、以MgO为基础的镁法；(4)、以NaCO3为基础的钠法；(5)、以有机碱为基础的有机碱法。因此：烟气脱硫是一个化学化工过程。烟气脱硫方法6物理热能环境化学SO2不同学派生出不同技术，不同技术必有不同：投资、能耗和成本。哪派技术最适合？FGD属于化工过程。国华荏原清华同方武汉凯迪国电龙源重庆远达山东三融上海石川岛福建龙净清华紫光北京通用浙江菲达长沙灿通国华荏原清华核能四川核九华东理工上海益科四只眼睛看SO2四种学派四种技术7钙法镁法钠法氨法脱硫效率,%95959595原料石灰石氧化镁碳酸钠(纯碱)氢氧化钠(烧碱)氨(液氨、氨水、碳铵)来源情况天然矿，丰富菱镁矿，有限合成，有限合成，丰富价格(估计)，元/吨约100,(325目)3501200，(纯碱)400,(碳铵)原料消耗，吨/吨SO21.8－1.90.7－0.81.662.5－2.6副产品CaSO4.2H2O,石膏MgSO4.7H2ONa2SO4(NH4)2SO4,化肥副产品用途可作建材原料，但基本抛弃，二次渣污染可作化肥添加剂，但基本抛弃二次渣或水污染可作玻璃生产原料，但因质量差，基本抛弃高效农用化肥，市场良好，600元/吨无废渣和水污染副产品量，吨/吨SO22.6－2.73.8－3.92.222.1产品－原料差价，元/吨SO2－185－280－1992＋260FGD方法基本比较，中国价格体系中国发展氨法的理由8钙法镁法钠法氨法脱硫效率,%95959595原料石灰石氧化镁氢氧化钠(烧碱)液氨价格(估计)，日元/吨(人民币)7000－9000(500)50000－60000(3750)100000－120000(7500)150000－180000(10000)原料消耗，吨/吨SO21.850.7581.660.532副产品CaSO4.2H2O,石膏MgSO4.7H2ONa2SO4(NH4)2SO4,化肥原料成本，日元/吨SO212500(781)50140(3134)137500(8594)87656(5478)副产品量，吨/吨SO22.6－2.73.8－3.92.222.1副产品价格日元/吨(人民币)3500(218)0023750(1484)产品－原料差价，元/吨SO2－3094(－193)－50140(－3134)－137500(－8594)－38672(－2417)FGD方法基本比较，日本价格体系日本发展钙法的理由9可见，国情决定技术路线两个因素•最低的原料成本•最丰富的原料来源因此，•日本(欧洲、美国)发展了：钙法•中国应该发展：氨法•中国FGD刚起步，没有自己的FGD技术，走引进的道路，只能引进钙法。但是，中国人应该自己发展氨法。10•钙法：非绿色技术CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2＝CaSO4.2H2O+CO2消耗新资源；石膏废渣；废气CO2。二次污染突出•氨法：绿色技术2NH3＋SO2＋H2O＋1/2O2＝(NH4)2SO4氨来自化肥，产品是化肥，部消耗新资源，资源回收，变废为宝，无二次污染。FGD技术选择：绿色技术、清洁生产技术、生态技术的指导原则11NH3烟气SO2化肥NADS氨－肥法?发明专利号：99113403.601113415.102136906.202266994.9新的FGD技术具有我国自主知识产权二12氨-肥法之反应原理氨吸收SO2SO2＋xNH3＋H2O(NH4)xH2-xSO3亚硫铵(钙法：SO2+CaCO3+2H2O=CaSO3.2H2O+CO2)生产化肥：(NH4)xH2-xSO3＋NH3＋O2(NH4)2SO4硫铵(CaSO3.2H2O+O2=CaSO4.2H2O)吸收氧化亚硫酸钙石膏碳铵NH4HCO313氨－肥法工艺流程SO2吸收+亚硫铵氧化装置脱硫尾气硫铵化肥NH3硫铵装置H2O含硫烟气空气14石灰石－石膏法工艺流程SO2吸收+亚硫酸钙氧化装置脱硫尾气石膏石灰石石膏装置H2O含硫烟气空气15先进的SO2多功能吸收塔确保：脱硫率：95－99％除尘率：70－90％硫铵浓度：40－45％AONBC氨－肥法比其他氨法之先进处16氨－肥法特点(1)：原料丰富•我国需求量超过3400万吨，大型的氨生产装置达到30－50万吨/年。即使全国火电厂和工业锅炉都采用氨－肥法，需要氨800万吨/年。•液氨、氨水和碳铵是等效的，是氨的不同载体。•我国碳铵年产量5000万吨，尿素产量4000万吨。•氨还用于生产磷铵、氯化铵、硫铵和硝铵等氮肥。•因此，氨作为脱硫原料，其供应是完全有保证的。17氨－肥法特点(2)：原料灵活液氨氨水碳铵分子式NH3NH3和H2O混合物NH4HCO3NH3含量,%99.520-2521.5N含量8216.5－20.5(18)17.0－17.7(17.5)原料单价，元/吨1800350400单位N价格，元/N22.619.822.8运输及储运加压罐车运输加压储罐储存普通罐车运输普通储罐储存普通汽(火)车运输仓库储存三种氨源可灵活选择，对北方地区，其比较为：郊区市区182NH4HCO3＋SO2＋1/2O2＝(NH4)2SO41.197吨碳铵＝1吨硫铵农资公司化肥售价情况：碳铵售价：350－420硫铵售价：500－650硫铵以碳铵为原料的成本：419－503可见：硫铵的产品价值－原料成本＝100这是其它方法(钙法、镁法)不能比的。氨－肥法特点(3)：产品价值大(脱硫装置的硫不计原料成本)19在中国，由于三方面的原因，硫铵将受到青睐：•中国国土缺硫面积达30％，特别是南方多雨省份，对含硫肥料提出了要求；•中国北方(天津)的盐碱地面积也很大，需要具有酸性的硫铵氮肥；•中国将大力推进多元、高浓度复合肥，硫铵是一个效果很好的配合肥料，尤其它具有很好的粘结性，成粒率高，更受复合肥厂青睐。氨－肥法特点(4)：产品市场大20•中国化肥工业协会的一个估计是，即使仅仅考虑结合复合肥，我国的硫铵需求量可以超过500万吨/年。而我国目前的硫铵产量只有约50万吨/年。•出口量还很大，仅在亚洲，硫铵贸易量就超过200万吨/年。•因此，硫铵作为肥料的市场及其前景是完全乐观的。21无二次环境污染问题，氨－肥法特点(5)：此外，22•国家计委，国家科技部和国家教育部资助的“九五”重点科技攻关成果。•1998-1999在四川内江发电厂的25MW机组实施，并结合银山化工股份公司，生产高质量的磷铵化肥和98％硫酸。•1999年9月通过国家验收鉴定，为国际领先水平。•中国发明专利:99113403.6,99113450.8,01113415.1•建立了大型冷态装置，相当于直径14.4m吸收塔。•建立了吸收塔的计算机仿真软件，用于优化设计、控制和操作培训。三发展及业绩23内江电厂25MW,吸收塔3.6×18.5m24亚硫铵化肥业绩：四川内江电厂25MW,副产品25冷态测试装置7.2m×1.5m实现14m直径SO2吸收塔的流体均匀分布放大可靠性适合于：500MW机组建于四川内江发电厂2000年11月26脱硫塔再热器烟囱风机控制室硫铵加工27•美国：GE、Marsulex、Pircon、Babcock&Wilcox•德国：LentjesBischoff、KruppKoppers•日本：NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原皆在九十年代大力发展氨法。•美国和德国的脱硫石膏已成为一个突出的环境问题，正着力研究转化为硫铵的技术：CaSO4+2NH4HCO3＝CaCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O•重庆珞璜电厂目前也开展这项研究。氨－肥法符合世界FGD技术发展趋势28装置国别或地点技术商处理规模运行情况1日本NKK福山制铁所日本NKK760000(Nm3/h)烧结机烟气，SO2浓度1000ppm左右，1976年3月建成，现停运。以钢铁厂的废氨水为原料，生成农用硫铵化肥。2日本NKK京滨制铁所日本NKK1230000(Nm3/h)烧结机烟气，SO2浓度1000ppm左右，1976年10月建成，至今运行良好，已累积运行26年。以钢铁厂废氨水为原料，生成硫铵化肥。3美国北达科大州美国GE环境公司50MW以液氨为原料，SO2含量为2000－3000ppm，1990年建成。4德国卡咨诺尔德国克虏伯钢铁公司65MW(250T/h)以氨水为原料，SO2含量1500ppm。1989年建成。5四川内江发电总厂华东理工大学100000Nm3/h以液氨为原料，SO2＝800－1400ppmv。中国第一台锅炉氨法脱硫装置。生产亚硫酸铵和磷铵化肥，1998年建成，1999年因锅炉停运而停运。氨-肥法在国外电厂的应用29装置国别或地点技术商处理规模运行情况6四川化工集团公司国内技术50000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝5000ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1980年建成，至今运行良好。产品供不应求。7河南开封化肥集团公司国内技术50000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝5000ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1980年建成，至今运行良好。产品供不应求。8湖南株州化工集团国内技术100000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝4000ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1982年建成，至今运行良好。9浙江巨化股份有限公司国内技术50000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝4000ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1981年建成，至今运行良好。产品供不应求。10大连化工集团公司国内技术60000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝3500ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1980年建成，至今运行良好。11四川什方云峰化肥公司国内技术70000Nm3/h以氨水和碳铵为原料，SO2＝3500ppmv，生产亚硫酸铵和硫酸铵，1999年建成，运行良好。30•美国Ellison咨询公司(1995)：采用硫铵过程，烟气脱硫可以实现自负盈亏。•美国JohnBrown工程师和建筑师有限公司(1998)：通过大量、高价值的副产品生产，烟气脱硫可以获得卓越的投资效益。•美国GE公司(1995)：氨法烟气脱硫时代已经带来了。•Krupp公司(1997)：经过二十多年一步一步地漫长的发展，如今，氨法已进入工业化应用阶段。国际发展趋势：31结论•氨－肥法是一个新技术，技术先进、可靠。•流程简单，DCS控制，安全可靠。•无二次污染：无废渣、废水、新废气。•原料和副产品的供销有保障。•既能解决SO2等含硫气体的危害，又带来了巨大的附带价值。•因此，氨－肥法很适合我国国情，值得大力发展。谢谢