超低排放总调研报告_点击率低调研报告
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关于超低排放的调研总报告
调研工艺：氨法脱硫工艺、半干法（循环流化床法）脱硫工艺
调研单位：万华化学（宁波）热点有限责任公司、杭州杭联热电有限公司、福建华电永安发电有限公司、神华(福建雁石)发电有限责任公司、福建龙净环保股份有限公司龙岩基地、中石化齐鲁石油化工公司热电厂、乙烯动力站和第二化肥厂动力站
调研目的：了解氨法脱硫工艺、半干法（循环流化床法）脱硫工艺，及其在锅炉上的应用、超低排放的效果以及两种工艺之间的区别。
一、氨法脱硫工艺
氨法脱硫工艺是以氨基物质作吸收剂，脱除烟气中的SO2并回收副产物（如硫酸铵等）的湿式烟气脱硫工艺。
氨法脱硫工艺主要调研了万华化学（宁波）热点有限责任公司。万华热电#5炉由华西能源生产，额定蒸发量为410T/H，于2015年6月投产，配套采用的脱硫工艺是江苏新世纪江南环保股份有限公司的超声波脱硫除尘一体化技术，流程图如图1。
图1 氨法脱硫技术流程图
超声波脱硫除尘一体化技术是以NH3和SO2反应为基础，在吸收塔中，喷入液氨（氨水）将烟气中的SO2吸收得到脱硫中间产物产品亚硫酸（氢）铵的溶液，鼓入空气，将亚硫酸（氢）铵直接氧化成硫酸铵。同时，采用洗涤凝聚、声波并凝和除雾器，对烟气中的粉尘进行去除，达到SO2和总尘超低排放的要求。
9月20日调研期间，万华热电#5炉运行，在366.3t/h的锅炉热负荷(89%)下, SO2入口浓度为1269.5mg/m，出口浓度为2.8mg/m，脱硫效率达99.77%，烟尘入口浓度为16mg/m，出口浓度能降至0.3mg/m，SO2和烟尘的排放浓度都能达到超低排放的标准，如图2所示。
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图2 万华热电#5炉89%锅炉热负荷下烟气参数比较
10月25日调研中石化齐鲁石油化工公司热电厂，该电厂有8台410t/h的煤粉炉，#1～#4锅炉是两炉配一套氨法脱硫系统，#5～#8锅炉是一台炉配一套氨法脱硫系统，主要调研已进行超低排放改造的#7炉和#8炉。
调研期间，#7炉负荷361.4t/h，#8炉负荷345.9t/h，分别达额定负荷的88%和84%，SO2入口浓度分别为1667mg/m3
3和1932 mg/m，出口浓度接近0，脱硫效率将近100%。烟尘入口浓度分别为66.9mg/m和6.2 mg/m，出口浓度分别为2.2mg/m和1.5 mg/m。当时现场的数据，SO2能达到超低排放的要求，但从烟尘排放的指标来看，认为其数据明显有失真现象。3
图3 齐鲁石化热电厂#7炉脱硫系统图
图4 齐鲁石化热电厂#
7、#8炉烟气排放参数
10月25日调研的乙烯动力站，有2台410t/h的煤粉炉，#
1、#2锅炉是一台炉配一套氨法脱硫系统，调研时#1炉停运，#2炉运行。
调研期间，#2炉负荷369.1t/h，达额定负荷的90%，SO2入口浓度分别为1306.53mg/m，出口浓度为9.81mg/m，脱硫效率为99.21%。烟尘出口浓度分别为0.5mg/m。
图5 齐鲁石化乙烯动力站#2炉脱硫系统图
图6 齐鲁石化乙烯动力站#2炉烟气排放参数
调研时齐鲁石化热电厂时，通过咨询热电厂副总，了解到：
1、氨法脱硫系统中，对出料系统中的泵的腐蚀较为严重，即使将泵叶轮的材质更换成比316L不锈钢还高一等级的2205双相不锈钢，其使用寿命也只有近2年时间，运行2年左右，就需要重新更换新的叶轮。
2、脱硫塔烟囱的高度，环保部门目前没有硬性要求，没有设计规范，但烟囱越高，对企业和附近的居民就越有利。
3、为了控制脱硫塔内的Cl离子，新增了喷雾干燥装置，使Cl离子的浓度达到一个平衡值。
4、氨法脱硫的出料系统，即硫酸铵的制备系统，其
管理上需要额外增加人员。
10月25日调研时，当地的天气是阴天，气压低，未进行超低排放的#1～#4锅炉以及实施超低排放的#
7、#8锅炉正在运行，从氨法脱硫塔向大气排放的烟气中，水汽较多，尾巴较长，较为明显。而且，在#
1、#2氨法脱硫塔下方，大部分建（构）筑物的外墙腐蚀较为严重，且有明显的雨滴。对于这个现象，一是与当时的天气有关，在晴天时，#
7、#8塔的烟气尾巴较短，二是与#
1、#2脱硫塔未实施超低排放有关。
图7 齐鲁石化热电厂实景图
对于氨法脱硫工艺，在调研过程中，还了解到一种运营方式，即BOT模式。所谓BOT模式，实质上是基础设施投资、建设和经营的一种方式，即实施超低排放产生的材料、设备、施工、管理费用均由乙方承担，并且承担系统的运行、维护管理，包括副产物的销售等，由甲方每年支付一定费用或按照机组的发电量，提取一定金额的电价款，维持一定年限。
对于非化工企业，考虑吸收剂的来源以及副产品的销售渠道问题，BOT模式也是一种途径。
二、半干法脱硫工艺（即烟气循环流化床法）
半干法脱硫工艺是将烟气从底部进入脱硫吸收塔，与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。
主要化学反应式为：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+1/2H2O Ca(OH)2+SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O CaSO3·1/2 H2O +1/2O2=CaSO4·1/2 H2O 2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2 H2O 半干法脱硫工艺主要调研了杭州杭联热电有限公司、福建华电永安发电有限公司和神华(福建雁石)发电有限责任公司。
杭联热电有75t/h和130t/h的循环流化床锅炉各3台，除#3炉（75t/h）采用浙江蓝天环保的半干法脱硫工艺之外，其它5台炉均采用龙净环保的半干法脱硫工艺。永安发电公司和福建雁石电厂都是2x300MW循环流化床机组，脱硫工艺
采用的是龙净环保的半干法脱硫工艺。
龙净环保的半干法脱硫工艺，从锅炉来的烟气从底部进入脱硫吸收塔，与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。在脱硫塔后布置有布袋除尘器，从而达到脱硫、除尘的超低排放。另外还预留低温循环氧化脱硝（COA）接口，COA依托LJD-FGD脱硫除尘装置，利用脱硝剂的强氧化和催化作用，将NO转化为NO2，再与钙基吸收剂发生中和反应，其反应方程式如下：
9月21日调研杭联热电时，其#1炉（75t/h）正常运行，#2炉（75t/h）停运，#
1、#2炉公用一套脱硫塔，脱硫塔和布袋除尘器按130t/h配置，另外还有COA脱硝系统。调研时，锅炉负荷为65.9t/h，SO2入口浓度为368.3mg/m，出口浓度为0.6mg/m，脱硫效率达99.85%，NOX入口浓度为46.6mg/m，出口浓度为14.8mg/m，脱硝效率为68%，烟尘出口浓度为0.13mg/m，SO2、NOX和烟尘的排放浓度都能达到超低排放的标准，如图3所示。
图8 杭联热电#2炉烟气排放参数
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39月22日调研永安电厂时，#8炉正在检修，#7炉正常运行。锅炉负荷91.5%，SO2入口浓度为2353.7mg/m，出口浓度为23.1mg/m，脱硫效率达99%。经过二室三电场的布袋
除尘后，烟尘排放浓度为1.2mg/m。吸收塔内床层压降为1.09KPa，整个吸收塔的压降为1.74 KPa，布袋除尘器的压降为1.63 KPa，整个系统的压降为3.37 KPa。
图9 永安电厂#7炉脱硫系统图
图10 永安电厂#7炉烟气排放参数
9月23日调研雁石电厂，雁石电厂2×300MW机组CFB炉通过炉内脱硫有效控制后，脱硫岛入口SO2浓度为500～1200mg/Nm，为实现SO2 “超洁净排放”控制，进一步优化运行工况，对床温、压降等参数进行精准控制，拍摄界面时SO2的排放浓度在23.6mg/Nm3。排放原烟囱，烟囱不需防腐，烟囱排放透明，无视觉污染，无湿法脱硫的“烟囱雨”和拖尾烟迹现象，整个系统无废水产生。
310月26日，调研了齐鲁石化的第二化肥厂动力站，是2台240t/h的CFB锅炉，目前正在进行超低排放工程的改造。只是同是齐鲁石化的热电厂的锅炉，选择的超低排放工艺是半干法脱硫工艺，主要考虑的是氨法脱硫的副产品（硫酸铵）的销路问题、烟囱防腐问题，不过半干法脱硫工艺同时也存在着脱硫灰（含少量CaSO3）的处理问题，处理方式是用于废油井、废矿井的填埋。
三、两种工艺比较
1、脱硫、除尘效果比较
氨法脱硫和半干法脱硫两种工艺，其经过反应后，均能达到超低排放的要求，且脱硫效率都比较高，能达到99%。氨法脱硫工艺不需要炉内进行预脱硫，全部脱硫工作都在脱硫塔内反应。半干法脱硫工艺可以先在炉内进行预脱硫，到脱硫塔进口的SO2浓度控制在1200 mg/m以下，因潘三电厂燃料内硫份较低，基本能满足入口浓度的要求，需要不需要进行炉内预脱硫，主要取决于炉内脱硫吸收剂（CaCO3）和脱硫塔脱硫吸收剂（Ca(OH)2或CaO）的经济性比较，即炉内脱硫占比大，则消耗的CaCO3较多，消耗的Ca(OH)2或CaO就减少，反之，若炉内脱硫的占比小，则消耗的CaCO3较少，消耗的Ca(OH)2或CaO就增加，主要取决于当地的市场价格。永安发电公司因燃料硫份较大，炉内脱硫和脱硫塔脱硫同步进行，占比大小也在摸索中。
32、除尘比较
氨法脱硫工艺的除尘只是末端除尘，即进入脱硫塔的烟尘浓度不能大于30mg/m，否则很难达到超低排放的效果，同时硫酸铵中含灰较多，影响硫酸铵的品质。其需要保留原来的除尘系统。半干法脱硫工艺在脱硫塔后，布置有布袋除尘器，对进入脱硫塔之前的烟气烟尘含量没有要求，只要保留或只投用1-2级电除尘，都能达到超低排放的效果。
3、脱硝比较
氨法脱硫工艺主要是脱硫和末端除尘，没有脱硝效果，只是如果脱硝系统的脱硝剂也选择液氨，那么可以考虑吸收剂供应系统共用的问题，另外可以考虑氨逃逸的协调控制。半干法脱硫工艺除了脱硫和除尘外，预留脱硝口。杭联热电的半干法脱硫工艺包含了COA脱硝，脱硝剂为亚氯酸钠，脱硝剂的成本较高。
但无论是氨法脱硫工艺还是半干法脱硫工艺，都需要建设单独的脱硝系统。
4、吸收剂的比较
氨法脱硫工艺的吸收剂采用液氨或氨水，需要另外建设液氨罐或氨水罐。特别是液氨罐，由于是属于重大危险源，它的运输、罐体、管道、监控、应急处置、消防、防火防爆等，都需要按照重大危险源的标准设计，在运输、使用过程中，危险性都较大。如脱硝系统工艺的脱硝剂也考虑液氨，3那么脱硫和脱硝两个系统的液氨供应系统可以综合考虑。半干法脱硫工艺的吸收剂采用的是消石灰（Ca(OH)2），可以先购买生石灰（CaO），在消化器中反应生产消石灰，危险性较小。
另外，在11月3日，调研了另一种吸收剂，电石渣。电石渣的活性比生石灰消化生产的消石灰的活性要差，用量要多5%～10%，但经过调研，电石渣的价格要远远小于消石灰的价格，是消石灰价格的20%～30%左右。若选用半干法脱硫工艺的话，选用电石渣作为吸收剂是比较合适的。
5、烟阻比较
万华热电410t/h的氨法脱硫工艺的烟阻约为1.4 kPa。杭联热电130t/h的半干法脱硫工艺脱硫塔的烟阻约为1.9kPa，布袋除尘器的烟阻约为1.2 kPa，总烟阻约为3.1 kPa。永安发电公司的半干法脱硫工艺脱硫塔的烟阻约为1.74kPa，布袋除尘器的烟阻约为1.63 kPa，总烟阻约为3.37kPa。无论采取氨法脱硫工艺还是半干法脱硫工艺，潘三电厂目前的引风机的出力，不能满足超低排放的要求，都要对引风机进行改造。
6、防腐比较
液氨（氨水）具有腐蚀性，同时考虑工艺中的氨逃逸问题，对整个脱硫塔的防腐工艺要求较高，目前采用的方法是
在结构钢内部涂抹玻璃鳞片。半干法脱硫工艺不需要考虑防腐问题。
7、废水比较
氨法脱硫工艺在脱硫塔下部，是氧化池，正常情况下，是在脱硫塔内循环利用，但是，一旦故障或检修，不可避免的要对氧化池内部的含按氨水进行处理，需要考虑腐蚀和环境污染的问题。
图11 氨法脱硫工艺脱硫塔工艺图
半干法脱硫工艺采用干态的生石灰作为吸收剂，在脱硫塔内直接消化成消石灰，脱硫副产物为干态的，整个系统无废水产生。
8、副产物比较
氨法脱硫工艺的反应式为：
其主要副产物是硫酸铵，没有固废，按照分子式计算，消耗1吨的NH3，脱硫效率按99%计算，能产生约3.8吨的硫酸铵。硫酸铵可以对外销售。
半干法脱硫工艺没有其他副产物，只有正常除尘下来的灰。
9、锅炉启动初期的比较
氨法脱硫工艺的反应温度较低，在锅炉启动初期，基本不受影响，能正常投运，烟气污染物的排放基本能控制。半干法脱硫工艺对温度和需要的烟气流量有要求，在启动初期，存在SO2浓度超标的现象。永安发电公司使用半干法脱硫工艺一年多来，在启动初期，都存在SO2浓度超标的现象，目前只能控制污染物日均值不超标。
10、其他存在问题
氨法脱硫工艺目前大多使用于化工企业的锅炉超低排放，在火力发电厂使用的较少。对于化工厂来讲，液氨的来源和硫酸铵的销售比较有优势，液氨甚至可以利用管道输送，硫酸铵也有自己的销售渠道，但作为发电厂来讲，就没有这方面的优势。
半干法脱硫工艺在运行中需要考虑塌床的问题，虽然龙净环保采用清洁烟气再循环技术，暂时克服了这个问题，但对于潘三电厂来讲，大幅度的负荷波动，造成的进入吸收塔
内的烟气流量波动，可能会造成烟气量小于吸收塔所需的最小流化风量，仍然存在塌床的隐患。另外，半干法脱硫工艺的烟尘的超低排放是采用DSC-M干式超净技术，使用的布袋为高精细纤维滤袋，虽可进一步提高布袋的过滤效率，但毕竟超低排放的末端处理是采用布袋除尘，随着运行时间的增加，布袋会出现老化、破损的情况，一旦出现这些问题，烟尘的超低排放就很难保证，就存在着提前进行预防性更换布袋的问题。
生石灰（消石灰）、液氨（氨水）的采购，硫酸铵的销售等问题，需要进一步的调研。
四、总结
氨法脱硫工艺和半干法脱硫工艺在循环流化床锅炉的应用上，工艺路线较为成熟，各有各的优势，也各有各的弊端，两者在SO2超低排放上，都能满足要求。在脱硫除尘一体上、在吸附剂的安全性上、系统防腐、废水排放等方面，半干法脱硫工艺有它的优势。在运行成本上，在启动初期的控制上，氨法脱硫工艺具有一定优势。
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