摘 要:闡述了資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)的原理和適用范圍；介紹了該技術(shù)在電力行業(yè)、化工行業(yè)的應(yīng)用情況及應(yīng)用前景；指出回收型濕式氨法煙氣脫硫工藝成熟、適用煤種廣、脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，其副產(chǎn)品硫酸銨的品質(zhì)符合農(nóng)用化肥標(biāo)準(zhǔn)，可完全滿足農(nóng)業(yè)應(yīng)用要求，是一種可實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色脫硫工藝。

關(guān)鍵詞:煙氣脫硫,濕式氨法,資源回收,硫酸銨

1 我國煙氣脫硫概況

目前，國內(nèi)煙氣脫硫較多采用的是石灰石-石膏法。隨著該工藝的大規(guī)模應(yīng)用，其運(yùn)行成本高、副產(chǎn)物脫硫石膏處置難度大、增加了二氧化碳排放量等問題日益突出，產(chǎn)生了較明顯的環(huán)境及資源問題。針對以上情況，近年來國家鼓勵(lì)新脫硫技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，特別支持資源回收型的綠色環(huán)保脫硫技術(shù)的推廣應(yīng)用。

資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色脫硫工藝，該工藝采用國內(nèi)分布廣泛的氨資源進(jìn)行脫硫，副產(chǎn)品為高價(jià)值的硫酸銨化肥，沒有二次污染，不增加碳的排放，不消耗新的礦產(chǎn)資源，是一項(xiàng)適合我國國情的煙氣脫硫技術(shù)，對緩解我國目前煙氣脫硫行業(yè)的困擾具有重要意義，值得在我國的煙氣脫硫行業(yè)大規(guī)模推廣。

2 資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)簡介

2.1 技術(shù)原理

資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)是以氨（液氨、氨水等）作吸收劑，脫除煙氣中的SO2并回收副產(chǎn)物硫酸銨的煙氣脫硫工藝。

反應(yīng)原理分以下兩步進(jìn)行：

（1）以水溶液中的SO2和NH3的反應(yīng)為基礎(chǔ)的吸收過程：SO2＋H2O＋xNH3 = (NH4) xH2－xSO3 ；利用氨將廢氣中的SO2脫除，得到亞硫酸氫銨中間產(chǎn)品。

（ 2 ） 采用空氣對亞硫酸氫銨直接強(qiáng)制氧化： (NH4)xH2-xSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4；此過程是將吸收反應(yīng)的中間產(chǎn)物—不穩(wěn)定的亞硫酸氫銨氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，即農(nóng)用的硫銨化肥。

2.2 技術(shù)路線

經(jīng)鍋爐引風(fēng)機(jī)（或脫硫增壓風(fēng)機(jī)）引來的煙氣進(jìn)入脫硫裝置后，經(jīng)氨吸收液循環(huán)洗滌降溫并反應(yīng)生成亞硫酸氫銨。脫硫后的凈煙氣經(jīng)除霧后，霧沫量小于75mg/Nm3，脫硫效率大于95%，而亞硫酸氫銨溶液被鼓入的空氣氧化成硫酸銨溶液，硫酸銨溶液在洗滌降溫過程中自身得到濃縮（結(jié)晶）后送入硫銨裝置。

含固漿液送至旋流器、離心機(jī)進(jìn)行固液分離，形成濕硫銨，母液回脫硫系統(tǒng)；濕硫銨經(jīng)干燥機(jī)干燥后進(jìn)包裝機(jī)包裝即可得到商品硫銨。

2.3 適用范圍

氨法煙氣脫硫技術(shù)適用于氨來源可靠的地區(qū)，可以廣泛應(yīng)用于火電廠鍋爐煙氣脫硫、鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫、化肥企業(yè)及其它工業(yè)窯爐煙氣脫硫。

該技術(shù)適用于燃用高中低含硫量煤種的各種爐型，目前在我國已取得應(yīng)用的裝置中，燃煤的含硫量為0.4% ～8%。

2.4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）完全資源化

氨法煙氣脫硫可將二氧化硫、氨回收為硫酸銨、磷銨、硝銨等化肥或硫酸、二氧化硫等化工產(chǎn)品（一般副產(chǎn)物為硫酸銨，也可根據(jù)電廠周邊條件副產(chǎn)其它產(chǎn)品），使其全部資源化。

（2）燃煤硫分適應(yīng)性強(qiáng)

該技術(shù)可用于0.4%～8%甚至更高的燃煤硫分，且應(yīng)用于中、高硫煤時(shí)經(jīng)濟(jì)性更加突出，同時(shí)鍋爐也因?yàn)槭褂弥?、高硫煤而使得成本降低，既可提高?jīng)濟(jì)收益又能帶來環(huán)保效益。

（3）沒有二次污染

該技術(shù)無廢水、廢渣、廢氣排放，沒有傳統(tǒng)石灰石-石膏法脫硫石膏難以處置的難題。

（4）不增加二氧化碳排放

脫硫過程不增加二氧化碳排放，屬于低碳技術(shù)。

（5）適合我國國情

我國是農(nóng)業(yè)大國，吸收劑氨來源廣泛，副產(chǎn)品主要為硫酸銨化肥，有很高的應(yīng)用價(jià)值。

（6）運(yùn)行成本低

脫硫系統(tǒng)液氣比較小，能耗低，較石灰石-石膏法節(jié)能50％左右。且系統(tǒng)簡單，工藝流程緊湊，氨法脫硫系統(tǒng)裝置阻力小，設(shè)備少，系統(tǒng)可靠，降低了維護(hù)和檢修費(fèi)用。其示范工程運(yùn)行表明，總運(yùn)行成本較石灰石-石膏法低20％以上。

（7）裝置設(shè)備占地小

裝置無原料預(yù)處理、廢水處理等工序，脫硫副產(chǎn)物的生產(chǎn)過程也較簡單。與石灰石-石膏法脫硫技術(shù)比較，占地節(jié)省50％以上。

（8）既脫硫又脫硝

氨法脫硫的吸收劑氨對NOx有吸收作用，脫硫過程中形成的亞硫酸銨對NOx具有還原作用，脫硫的同時(shí)也可脫硝，脫硝率一般大于20％。

2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

資源回收型氨法脫硫技術(shù)在技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行效果等方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平，與國內(nèi)外鈣法相比，優(yōu)勢更加明顯。詳見表1。

2.6 硫酸銨品質(zhì)的保障措施

硫酸銨品質(zhì)控制的具體措施有：

（1）硫酸銨的結(jié)晶過程在65℃以下進(jìn)行，有利于過飽和度的控制，更有利于結(jié)晶增長。

（2）根據(jù)硫酸銨結(jié)晶增長速度要求設(shè)計(jì)吸收塔濃縮段的持液高度，確保結(jié)晶最大粒徑能達(dá)到0.15mm左右。

（3）通過自動控制結(jié)合人工檢測，控制料漿的濃度，做到及時(shí)出料（一般在漿液固含量10%～15%），以保證結(jié)晶顆粒的品質(zhì)。

（4）對進(jìn)塔煙氣的煙塵含量嚴(yán)格控制。煙氣中的煙塵等雜質(zhì)對硫酸銨晶核的形成和粒徑的增大都有一定的影響，因此需控制煙塵含量，一般要求煙塵含量 ≤100mg/Nm3。在其含量較高時(shí)，需采用預(yù)洗過濾和除塵等措施。

（5）控制漿液的pH值。漿液的pH值對硫酸銨晶體的品質(zhì)有著重要影響，在不同的酸堿環(huán)境中，硫酸銨晶體的晶型、粒徑都會有所變化。一般控制漿液pH 值為5～6。

通過上述措施，可確保副產(chǎn)硫酸銨達(dá)到GB535－1995 合格品以上標(biāo)準(zhǔn)。

3 資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)的工程應(yīng)用

近年來，我國企業(yè)自主開發(fā)的資源回收型氨法脫硫工藝已取得了眾多的應(yīng)用成果，裝置運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.1 技術(shù)指標(biāo)

回收型氨法的主要技術(shù)指標(biāo)：脫硫率大于95％；氨逃逸不大于10mg/m3；氨（回收）利用率≥97％；副產(chǎn)品硫酸銨達(dá)GB535-1995合格品標(biāo)準(zhǔn)；裝置可用率≥95％。

3.2 回收型氨法的典型工程業(yè)績

3.2.1 回收型氨法在電力行業(yè)的應(yīng)用

氨法脫硫工藝最初主要應(yīng)用于化工企業(yè)，近年來，隨著其工程應(yīng)用的不斷增多，該技術(shù)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等都得到了充分的驗(yàn)證，逐步開始了在電力行業(yè)的推廣應(yīng)用。

以國內(nèi)已投運(yùn)最大的氨法脫硫裝置——廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)有限公司田東電廠2×135MW機(jī)組煙氣脫硫工程為例，分析回收型氨法脫硫技術(shù)在我國火力發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用情況。

（1）工程概況

田東電廠脫硫工程（ 裝置見圖1 ） 總煙氣量 2×550,957Nm3/h（標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際氧）；SO2含量 7684mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2）；煙氣中的塵含量 130mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，濕基，6%O2）；原煙氣平均溫度 141℃；設(shè)計(jì)脫硫效率≥95％；裝置投運(yùn)時(shí)間為2009年8月。

（2）裝置運(yùn)行情況

1）技術(shù)性能及工程經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)

田東電廠脫硫工程168小時(shí)考核的技術(shù)性能指標(biāo)見表2，工程經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)見表3。

從表2可以看出，該工程各項(xiàng)性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，脫硫效率超過了設(shè)計(jì)值，氨逃逸遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，氨利用率達(dá)到了98％。說明資源回收型氨法脫硫技術(shù)在大型火電廠特別是高硫煤鍋爐煙氣治理中性能優(yōu)越，同時(shí)具有一定的脫硝效果。表3中的數(shù)據(jù)顯示，所有的經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)皆低于設(shè)計(jì)值。

2）副產(chǎn)品硫酸銨質(zhì)量

副產(chǎn)品硫酸銨的檢測結(jié)果見表4，表中數(shù)據(jù)表明副產(chǎn)品硫銨質(zhì)量穩(wěn)定，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的GB535-1995合格品標(biāo)準(zhǔn)，絕大部分已達(dá)到GB535-1995一級品標(biāo)準(zhǔn)，完全可作優(yōu)質(zhì)農(nóng)用肥使用，甚至可以作工業(yè)級硫酸銨使用。

3）工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

田東電廠脫硫工程的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表5所示，本項(xiàng)目的直接單位脫硫成本約為187.4元/噸SO2，折算到發(fā)電成本只增加了0.0033元/kW•h，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）應(yīng)用效果

田東電廠的成功投運(yùn)表明，資源回收型氨法脫硫技術(shù)已成熟可靠，且各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)取得了預(yù)期的效果，運(yùn)行成本低，無二次污染，副產(chǎn)物質(zhì)量優(yōu)良，適合在大型火電廠脫硫領(lǐng)域推廣。

3.2.2 回收型氨法脫硫技術(shù)在化工行業(yè)的應(yīng)用

化工行業(yè)尤其是氮肥行業(yè)，一般都有穩(wěn)定的氨源或廢氨水產(chǎn)生，采用氨法脫硫，既減少了吸收劑的購置費(fèi)用，又減少了廢氨水的處理費(fèi)用，真正做到了以廢治廢。

資源回收型氨法脫硫技術(shù)在化肥行業(yè)已有較多的應(yīng)用，如云南解化集團(tuán)3×130t/h+75t/h鍋爐煙氣脫硫、湖北化肥廠2×240t/h+220t/h鍋爐煙氣脫硫、山東華魯恒升 3×240t/h煙氣脫硫、四川瀘天化2×130t/h煤鍋爐煙氣脫硫等。下面以湖北化肥廠的氨法脫硫項(xiàng)目為例，介紹回收型氨法脫硫技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用情況。

（1）工程概況

湖北化肥廠脫硫工程（裝置見圖2）總煙氣量2×28 萬Nm3/h+27萬Nm3/h；SO2含量3650mg/Nm3；煙氣中的塵含量50mg/Nm3；原煙氣平均溫度＜160℃；設(shè)計(jì)脫硫效率≥95％。

脫硫裝置共設(shè)兩個(gè)吸收塔，分別處理3#鍋爐（220t/h高壓煤粉鍋爐）和1#、2#鍋爐（2×240t/h高壓煤粉鍋爐）的煙氣。

（2）裝置運(yùn)行情況

3#鍋爐脫硫系統(tǒng)（2號脫硫系統(tǒng)）于2007年12月22日開始進(jìn)行全關(guān)旁路擋板門168小時(shí)滿負(fù)荷性能測試，2008 年12月29日順利結(jié)束。1#、2#鍋爐脫硫系統(tǒng)（1號脫硫系統(tǒng)）于2008年9月3日開始進(jìn)行全關(guān)旁路擋板門168小時(shí)滿負(fù)荷性能測試，2008年9月30日順利結(jié)束。各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良，脫硫效率達(dá)96%以上。

1）技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)

湖北化肥廠脫硫裝置的監(jiān)測報(bào)告顯示，該項(xiàng)目的脫硫效率為98.5%，同步脫硝效率也達(dá)到了55.2%，裝置的凈化性能較為突出。工程經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)見表6，表中顯示所有消耗皆低于設(shè)計(jì)值。

2）副產(chǎn)品硫酸銨質(zhì)量

168小時(shí)考核期間，副產(chǎn)品硫酸銨的品質(zhì)委托湖北省宜昌市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所檢測（結(jié)果見表7），檢測數(shù)據(jù)表明，副產(chǎn)硫酸銨完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的GB535-1995 合格品標(biāo)準(zhǔn)，重金屬含量也遠(yuǎn)低于GB/T23349-2009的限值要求，完全可作優(yōu)質(zhì)農(nóng)用肥使用。

3）工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)湖北省化肥行業(yè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)測算，該項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)結(jié)果（見表8）顯示，由于吸收劑為化工廠產(chǎn)的廢氨水，價(jià)格較低，本項(xiàng)目的直接單位脫硫成本只有41元/噸SO2，遠(yuǎn)低于630元/噸的排污費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

（3）應(yīng)用效果

湖北化肥廠采用氨法脫硫工藝后，在年脫除1.2萬噸 SO2的同時(shí)，可處理尿素裝置廢氨水10.9萬噸，具有突出的環(huán)境效益，如考慮減少的廢氨水處置費(fèi)用和SO2排污費(fèi)用，本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。

3.3 回收型氨法的主要應(yīng)用業(yè)績

（1）已建工程（見表9）

（2）在建工程

在建工程項(xiàng)目名稱及規(guī)模為：大唐能源化工有限責(zé)任公司8×470t/h鍋爐、山東濰坊鋼鐵集團(tuán)2×230m2燒結(jié)機(jī)、2×220t/h鍋爐、浙江巨化集團(tuán)2×410t/h鍋爐、貴州開陽化工有限責(zé)任公司5×150t/h鍋爐、四川天華股份有限公司3×220t/h+1×75t/h鍋爐、呼倫貝爾金新化工有限公司3×240t/h鍋爐、貴州金赤化工有限公司3×220t/h 鍋爐、山西盂縣化工有限公司4×75t/h鍋爐、貴州赤天化紙業(yè)有限公司2×75t/h鍋爐、山東魯南化肥廠1×260t/h和 2×130t/h鍋爐等。

4 資源回收型濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用前景

4.1 總體發(fā)展空間

資源回收型氨法煙氣脫硫技術(shù)在治理污染的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了資源回收利用，符合我國建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的要求。該技術(shù)在電力企業(yè)、冶金企業(yè)，特別是化肥企業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，其脫硫副產(chǎn)物為高價(jià)值的硫酸銨化肥，適合我國作為農(nóng)業(yè)大國的需求。

4.2 有關(guān)行業(yè)政策

（1）氨法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范

為規(guī)范火電廠氨法煙氣脫硫工程建設(shè)，促進(jìn)火電廠可持續(xù)發(fā)展和煙氣脫硫行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，國家環(huán)境保護(hù)部下達(dá)計(jì)劃由中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織制定《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范 氨法》標(biāo)準(zhǔn)，目前此規(guī)范已公開征求意見，即將頒布實(shí)施。

（ 2 ） 氨法脫硫技術(shù)現(xiàn)場評議會

2 0 0 9年9月，中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織召開了“氨法脫硫技術(shù)現(xiàn)場評議會”，形成了如下意見：

1） 氨法脫硫技術(shù)是一項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色脫硫工藝，尤其適用于燃用中高硫煤、有穩(wěn)定氨源的電站鍋爐；對因燃煤含硫量增大、原脫硫裝置不能滿足環(huán)保要求的脫硫設(shè)施，可選用氨法進(jìn)行脫硫改造。

2）環(huán)保氨法脫硫技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已在化工、電力等行業(yè)建成10余套氨法脫硫裝置，積累了較為豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，工藝已趨成熟，設(shè)計(jì)與施工管理能力較強(qiáng)，具備了在更大電站鍋爐上推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3）鼓勵(lì)電力集團(tuán)公司在適合的條件下，進(jìn)行大膽創(chuàng)新和實(shí)踐，在300MW、600MW機(jī)組上盡快建設(shè)氨法脫硫示范工程。

4）氨法脫硫運(yùn)行效益好，有利于特許經(jīng)營的開展，有關(guān)部門將與相關(guān)電力企業(yè)協(xié)商，推動氨法脫硫在 300MW、600MW機(jī)組上的特許經(jīng)營示范試點(diǎn)工作。

4.3 市場需求

據(jù)發(fā)改委相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2008年底，我國火電廠煙氣脫硫裝機(jī)容量超過3.79億kW，其中有90％左右采用石灰石-石膏法，以此推算需消耗優(yōu)質(zhì)石灰石資源1792 萬噸/年，產(chǎn)生二氧化碳788萬噸/年，產(chǎn)生脫硫石膏3082 萬噸/年，產(chǎn)生廢水2456萬噸/年。

該煙氣脫硫工藝的推廣應(yīng)用，按20％市場占有率計(jì)算，將實(shí)現(xiàn)以下環(huán)境治理目標(biāo)：

（1）至“十二五”末，新建、改建和擴(kuò)建機(jī)組若有20%采用濕式氨法煙氣脫硫，則每年可減排SO2316萬噸。至2015年本技術(shù)規(guī)范全面實(shí)施后，每年可減排SO2 約521萬噸。

（2）每年減少優(yōu)質(zhì)石灰石資源消耗814萬噸、CO2排放359萬噸、脫硫石膏1400萬噸、廢水排放1115萬噸，節(jié)電46萬kW•h。

（3）可向土壤提供有效硫元素261萬噸/年。

5 結(jié)語

資源回收型濕式氨法煙氣脫硫具有工藝技術(shù)成熟、適用煤種廣、脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，其副產(chǎn)品硫酸銨的品質(zhì)符合農(nóng)用化肥標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足農(nóng)業(yè)應(yīng)用要求的特點(diǎn)。氨法脫硫技術(shù)在全國范圍的推廣應(yīng)用，對我國煙氣脫硫事業(yè)的發(fā)展、環(huán)境質(zhì)量的改善、資源的節(jié)約利用、碳排放的削減、化肥品種的優(yōu)化等方面將起到重要的促進(jìn)作用。