TS型火电厂烟气脱硫、脱氮 除尘净化三位一体技术

2008-7-15 9:25:30  作者:佚名  来源:艾普网  【 查看评论

 


 

美国、英国、日本、俄罗斯等世界各国急于寻找的技术。21世纪最先进的高科技技术。一种介质、三种功能,同时在一个容器内完成,达到即脱硫,又脱氮还能除尘.该项目无废渣、废水、废气排放。脱硫废弃物综合利用生产合成氨化肥,以废制"肥",变废为宝、用于农业十二种农作物作为肥料,可形成电力、煤炭、化肥工业链相结合。为脱硫用户带来可观的经济效益。

一. 概述
21世纪是可持续发展的世纪。作为可持续发展重要内容的环保工作,更成为新世纪人们关注的焦点。环保不仅关系人们生活质量,更关系人类的生存和发展。
煤炭是我国的主要能源,与之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染问题将更加突出。一个相当有效的控制方法是电厂烟气脱硫。我国政府对此已给予足够重视,开展了多项自主技术攻关,引进10套发达国家的烟气脱硫装置,与发达国家开展多项技术合作研究。但是,现有技术投资大,成本高,电力脱硫很难有恰当的选择,我国能源与环境的矛盾亟待妥善解决。
那么,如何解决能源与环境的矛盾呢,很显然,与追求经济效益的领域不同,在追求环境和社会效益的能源环保领域,我国不能走发达国家已走过的先污染后治理的老路,中国必须寻找适合国情的能源环保技术。我国在烟气脱硫领域开展了长期的工作,提出了适合国情的专利技术,脱硫脱氮除尘三位一体技术被国家列为重点科技攻关项目。它以我国庞大的化肥工业为基础,将火电厂清洁烟气中的SO2回收,生产高效化肥,化害为利,变废为宝,一举多得,同时促进我国煤炭,电力和化肥工业的可持续发展。

二. 国情决定技术战略
"环境与发展"的关系是由一个国家的经济实力和发展阶段决定的,"要钱不要命"通常是落后地区的做法,"要命不要钱"通常是发达地区的行为。因此,理性的,当然也是发展中国家的原则应该是,既要"发展",又要"环境",即可持续发展,又对我国的能源环保工作有指导意义。烟气脱硫的原理是碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫,主要有两种,一是石灰石(碳酸钙),即钙法,二是氨,即氨法:尽管钙法投资大,运行成本高,在美国,德国,日本等发达国家中,它占据90%以上的市场。这是由其国情决定的,这些国家煤在其能源结构中所占的比重不大。在美国和德国,煤在一次能源中约占20%:而在日本,煤在其能源结构中只占15%。日本是一个岛国,石灰石资源丰富,但缺乏天然石膏资源。钙法虽然投资大,成本高,但脱硫产品为石膏,正好弥补其紧缺的石膏资源。长期以来,我国燃煤火力发电在电力中所占比重保持在75-80%之间,烟气脱硫的任务将异艰巨和沉重。如果选择钙法势必带来巨大的投资和运行负担,将致使财力难支。我国不仅具有丰富的石灰石资源,天然石膏资源也是世界第一,品质又高。我国庞大的化肥工业每年副产石膏将超过4000万吨,而我国年用量仅为1200万吨。致使脱硫石膏难以利用。选择钙法,势必造成大量废渣并副产温室废气二氧化碳,带来二次污染和新的生态破坏。
因此,我们必须理性地思考现实问题,对烟气脱硫以石灰石钙法为主的作法,该作必要的调整时应当机立断。我国是人口、粮食和化肥大国,合成氨生产能力和需求量非常巨大,年用量超过3000万吨,为我国烟气脱硫事业大力发展氨法提供了强有力的资源保障。如果我国火电厂全部采用氨法,每年所需合成氨约600万吨,不到总量的20%。氨源供应相当方便:我国中小型合成氨厂很多,几乎遍布县市,在几乎所有的电厂周围,都容易找到配套的合成氨厂。而且,氨运输技术成熟可靠。氨法的原料来自化肥,脱硫产品为硫氨、磷氨和硫酸,又回到化肥,不消耗额外的自然资源,也不产生二次污染和新的生态环境问题。燃煤烟气可提供巨大的硫资源。化肥生产需要大量硫酸。近年来,我国每年进口硫磺200-300万吨,等于进口二氧化硫400-600万吨,我国火电行业的SO2排放量近2000万吨,因此,氨法适合我国国情。

三. 专业的烟气脱硫技术
电力、物理、环境、化学,代表四个不同的学科领域,即代表四个不同学派。不同学派必然生出不同的技术,不同的技术势必有不同之技术经济指标:投资和运行成本。哪个学派更接近本质或真理呢,咋看,答案似乎很难,但是,普遍接受的是,烟气脱硫是一个典型的化工过程。因此,化学界能够看到SO2的本质。电力界只看热能和发电效率,漠视 SO2之存在。
环境界中,SO2是有害的污染源,是造成酸雨的祸首。
化学界中 SO2是物质,用则有利,弃则有害。
物理界中,SO2是一个顽固不化的"敌人",只有通过"导弹"才能予以彻底摧毁。
至于物理,原本与烟气脱硫无关。它源于日本荏原公司对高能电子加速器用于烟气脱硫的研究。
化学处理SO2方法很多,无需"导弹"。脱硫脱氮除尘三位一体技术结合了化工领域的最新技术成果,也就是将一个中型的化工厂搬到电厂来,确保了技术的高度可靠性,以及很低的建设投资和很低的运行成本。
根据化学化工原理的脱硫脱氮除尘三位一体技术与其他学派的技术相比,具有突出的优越性,投资仅为1/4-1/5,运行成本仅为1/3-1/4。

四. 电力与煤炭和化肥工业协调发展
在我国,由东向西,由北向南,煤炭含硫量逐渐增加,四川和贵州煤含硫3%-5%,广西煤高达5%-7%。然而,为降低电厂SO2排放量,当地火电厂燃用北方煤,比如山西煤,增加的运输成本每吨近100元,占原料成本的40%,对当地经济无疑是巨大的额外负担。采用脱硫脱氮除尘三位一体
技术,火电厂燃煤含硫量不受任何限制,甚至含硫量越高,SO2回收价值越大。因此,脱硫脱氮除尘三位一体技术不仅能够促进当地煤炭工业的发展,也使当地电力工业轻装上阵,还能促进当地合成氨及化肥工业的发展。
某电厂是坑口电站,燃用当地煤,总机组容量为430MW,年排放SO2超过20万吨,折合硫酸30万吨,价值1.5亿元。如果该厂的技术治理方案是改用山西煤,并采用石灰石钙法,既限制了当地煤矿的发展,又浪费了宝贵的硫资源,还增加了发电成本。事实上,成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脱硫脱氮除尘三位一体技术,可形成一个年产40万吨的化肥装置,年产值超过2.5亿元,年利润可超过4000万元。它具有一举多得的优势:
(1)可促进当地煤炭工业的发展,燃用当地煤矿的煤炭,可以解决矿务局2万多人的就业和发展问题,促进了当地经济的发展。
(2)电厂采用当地煤,原料成本降低,其430MW机组,年耗煤以120万吨计,每吨运费按50元计,每年可节约发电成本6000余万元,这个效益是非常明显的。
(3)广西硫资源较缺,当地化肥厂年需硫酸40万吨,原料由广东提供。而且,广西、广东、海南和福建等南方省份的土壤缺硫,需要硫氨化肥。因此,充分利用自身的高硫煤,可以促进当地化肥工业的发展。与广西情况相似的省份还有云南、重庆、四川和贵州。重庆的华能珞磺电厂和重庆电厂,分别具有4台360MW和3台200MW机组,燃用重庆松藻煤,年总排放SO2为20-30万吨,相当于硫酸30-45万吨,价值1.5-2.25亿元。遗憾的是,这些电厂都花巨资引进国外的石灰石钙法,不仅浪费了宝贵的资源,产生二次污染,还使发电成本增加,在贵州省实施火电厂烟气脱硫,采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有不可估量的意义,国家实施西部大开发战略,西电东送,在贵州省则是黔电送粤。贵州省是SO2和酸雨控制区,特别是省会贵阳市。在贵阳市有两个严重的污染源,一是市区的贵阳发电厂,二是距市区25公里的清镇发电厂,年排放SO2:25万余吨。在两个电厂间,贵州化肥厂生产合成氨16万吨,因此,采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有很好的条件。采用脱硫脱氮除尘三位一体技术,两个电厂的总投资2亿元,可年产化肥50万吨,产值3-4亿元,年效益近1亿元。在贵州省实施这个技术,可以形成年产150-200万吨的火电厂化肥规模,年产值超过10亿元。而如果贵阳发电厂的烟气脱硫采用电子束技术,2台200MW机组的投资近4亿元。
由此可见,将我国化肥工业与电力工业相结合,形成一个具有综合优势的火电厂化肥产业,其意义十分显著。它为我国煤炭、电力和化肥工业的可持续和协同发展提供了强有力的支撑,国家从战略的高度发展并扶植这个产业是十分必要的。

五. 脱硫需要政府大力支持
火电厂烟气脱硫是我国实施清洁能源计划的关键技术,受到各级政府部门的高度重视,多次被列入国家重大和重点科技计划,以及与发达国家政府间的首脑级科技合作计划。因此,我国的这项工作具有较强的政府行为。这就更需要我们做深入细致的调查,多比较相关技术的技术性能,经济指标,多结合国情考虑问题。
某发电厂2台200MW机组,燃用含硫为0.8%的山西煤,建设烟气脱硫装置。对几乎所有的烟气脱硫技术进行了调研。采用国外技术的投资为4-5.5亿元,发电成本每度将增加5分钱,势必成为该厂的一个沉重的经济负担。一旦决策失误,企业将陷入困境,甚至由于无法竟价上网而关闭。脱硫脱氮除尘三位一体技术通过国家科技部门组织的鉴定验收,被评价为国际领先水平,在电力界引起了较大反响。与国外技术相比,脱硫脱氮除尘三位一体技术具有相当明显的技术和经济优势,总投资减少70-80%,运行成本减少70%以上,电耗减少40-60%。这样,该厂决定采用脱硫脱氮除尘三位一体技术。并列入国家重点科技项目 .
目前,让烟气脱硫界注目的另一项目在中石化集团公司某自备热电厂6台100MW(410蒸吨/h)锅炉。令人兴奋的是、参与竞争的技术高达10余家之多,大家希望得到公平竞争机会。该公司原来燃用当地煤,为降低SO2排放量,改用山西煤,年耗煤将超过200万吨,运费按每吨30元计,增加成本6000万元,该公司具有年产30万吨的合成氨装置,而且脱硫产品具有很好的市场,因此脱硫脱氮除尘三位一体技术符合石化公司的具体情况。根据可行性研究报告,石化公司6台锅炉年排放SO2可达8万吨,生产化肥17万吨,产值1亿元,具有明显的经济效益。在竞争的方法中,脱硫脱氮除尘三位一体技术的投资和成本都是最低的,而且还有利可图,得到了该公司的充分肯定。
现在,电力工业的烟气脱硫工作是"谁污染谁治理",治理需要投资。经济效益差而污染大的企业没钱投资,只接受象征性罚款,受损害的是大气。按目前的石灰石钙法建设烟气脱硫装置,发电成本每度将增加2-3分钱,以一台300MW机组年运行5000小时计,脱硫成本每年3000-4500万元。燃用低硫煤,年排放SO2:为1.5万吨,相当于每吨SO2为2000-3000元,燃用高硫煤,SO2排放量每年为4.5万吨,相当于每吨SO2为1000元左右。但是,酸雨和SO2污染造成的损失每吨SO2超过5000元。因此,烟气脱硫对于促进国家的利益是非常明显的。为促进企业治理SO2污染,国家环保总局制定了新的烟气SO2排污收费标准,对于高硫煤地区每吨SO2为600元,低硫煤地区每吨1000元,北京市为每吨1200元,基本上为脱硫成本的一半。这个费用目前是上交地方环保局的,并有较大比例的返回,以便企业用于建设脱硫装置,脱硫电厂和单位将具有两个主要和可靠的收入来源:
1、电力企业的环保服务费(等于原来的排污上交费);
2、脱硫装置产生的化肥利润。脱硫脱氮除尘三位一体技术的效益非常好。
首先其建设投资比其他方法低,而且能耗低,产品具有很大的市场,还可以出口创汇。

六. TS型烟气脱硫、脱氮除尘技术
该技术于一九九三年十月通过了国家部级鉴定,其中结论一综合技术经济性能处于国内外领先水平,具有广阔的推广应用价值。并于同年获得两项专利。该技术运用LS喷雾吸收法,以氨水、碱液、废氨水为吸收剂,经加药装置加压,把吸收剂经喷嘴雾化后的氨水产生气-汽的瞬时化学反应,生成硫铵排出。
该技术具有以下特点:
1.先进的反应原理,使设备小巧、钢耗低、占地面积小;
2.该系统适应煤的含硫量1%-7%;
3.具有多种功能,脱硫、脱氮、除尘,甚至可以处理污水;
4.吸收剂来源丰富,价格便宜;
5.一次投入只有国外设备价格的1/10-1/20;
6.选用废氨水、废碱液作脱硫剂,可使运行费用降到最低;
7.采用喷雾干燥方式;
8.该系统加装了先进的气水分离装置风机不带水;
9.烟气不需加装换热设备;
10.该设备及系统内部均涂以耐高温特种防腐涂料,设备不腐蚀,不 磨损、不堵塞;
11.系统设备阻力小,可以不用更换引风机;
12.可以提高系统的除尘效率4%-12%;
13.脱硫效率95%以上;
14.脱氮率50%,加"触媒剂"系统80%以上。
该技术的研究始于80年代,在收集、考察国内外同类技术文献资料的基础上,进行了大量的技术、经济方案的分析对比工作。从中发现普遍感到困扰的不仅仅是技术上的问题,而更严重阻挠的是经济问题,一次投入大,运行费用高。即是该技术目前居于领先地位的国、日本也不例外;他们在成为世界控制SO2排放最有效的国家的同时,也为此付出了巨大的经济代价。各国企业界面对烟气脱硫装置的巨大投资及运行费用,无不咋舌。因为脱硫装置投资占电厂总投资的比例很大。巨额的投入对我国企业界是望而生畏。环保设备的投入企业界认为:"这种资金只有投入,没有产出,是一种负担"。
因此研究者必须首先考虑的是一次投资运行费用,使企业能够接受的产品,占地面积小,专用设备少,工艺简单,操作、管理、控制、维修方便,各项技术参数领先的脱硫技术,因此必须结合我国国情,走国产化的道路。
国外研究过的脱硫技术已逾近百种,真正在工业上运用过的30多种,但具有商业价值的不过十来种,无论采用那种方法,都必须考虑以下基本条件:
1. 具有较高的吸收性能的吸收剂和吸收方法;
2. 装置有较高的可靠性,能保证长期稳定运行;
3. 易操作和维修;
4. 无二次污染,抗腐蚀;
5. 建设费用及运行费用便宜,能耗小,装置占地面积小;
6. 吸收剂来源广泛,价格便宜,易贮运;
针对上述要求,列出了攻关课题:
1.通过试验室试验,寻找出先进的反应速率高的原理;
2.结合我国情况选出来源广泛价格便宜的反应剂;
3.使用什么样的抗腐蚀材料;
4.终止物的综合利用,防止二次污染;
以上课题通过有关专家的论证审定工作,确定运用LS喷雾吸收法,随即开展了小试、中试及工业性应用试验,经过近百次的试验,获得了大量的数据,通过对试验点的监测和运行考验,均取得了满意的结果。

(一)脱硫原理:
近半个世纪以来,国外脱硫技术迅速发展,但真正在工业应用上发挥作用的不外十来种。其中包括石灰法、石灰石法、石灰石膏法、喷雾干燥法、氧化镁法,以上我们把它归类于气-固反应。WL法、双碱法、碳酸钠法、氢氧化钠法,此类我们称之为气-液反应。LS喷雾吸收法是气-汽反应是反应率最高,属于瞬时反应。
氨的性质决定氨极容易溶于水,是由水分子和氨分子通过氢键互相结合形成氨的水化物的缘故。
氨在水中的溶解度大于其它气体,在0℃时,1体积水吸收1200体积的氨;在20℃时约吸收700体积。过去认为氨溶于水生成OH-的过程是分两部分进行的。首先是大部分氨和水结合生成所谓氢氧化铵(NH4OH)然后氢氧化铵在溶液中电离成铵离子(NH4+)和氢氧根离子(OH-)。现在已经确认:氢氧化铵中的铵离子,无论从它的半径大小或者从它的化合物性质来看,它都和K+离子非常相似,它在水中应当全部电离,不可能有NH4OH分子存在,已确知,氨水溶液中并不含有NH4OH而是有氨的水分子NH3·H2O。NH3·H2O和NH4OH不同,NH3·H2O是氨分子通过氢键的结合,而NH4OH则为离子化合物。由(NH4+)和(OH-)新组成。气态氨和酸(挥发性)的蒸汽作用生成铵盐。
2NH3(气)+H2O(蒸汽)+SO2(气)=(NH4)2SO3
由此看来,烟气中加入吸收剂NH3·H2O与SO2等酸性气体可进行气-汽反应。即氨和酸性气体可以直接生成盐类。这种化合物作用通常伴随着大量的热放出,通过试验发现在无水的情况下,这种反应并不进行,即使微量的水的条件下也能反应出这种特性,因此这就是和其它吸收剂不同之处的主要原因。另外氨还和烟气中的氮起反应:烟气中的氮氧化物通常用NOX表示NO在空气中可氧化成NO2易溶于水,生成亚硝酸和硝酸。
2NO+O2=2NO2
2NO2+H2O=HNO3+HNO2
当氨与HNO3或HNO2产生以下反应
NH3·H2O+ HNO3=NH4NO3+H2O
NH3·H2O+ HNO2=NH4NO2+H2O
此反应在气-汽反应中产量很少,因硝酸铵与亚硝酸铵在一定温度下易于分解,而在液相中
(NH4)SO3和NH4HSO3为还原剂,NOX被还原为N2,其反应为:
2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2↑
(NH4)2SO3+NO2=(NH4)2SO4+NO↑
2(NH4)2SO3+2NO=2(NH4)2SO4+N2↑
为此使用氨-亚硫酸氨的氮方法,能除去一定量的NOX

(二)脱氮原理
烟气中往往同时含有NOx与SO2,如果用一种方法同时除去这两种有害气体,岂不是一件非常有前途的事。前面脱硫的论述中,脱硫后的终止物就是(NH4)2SO3和(NH4)2SO4(少量)和一部分(NH4)HSO3溶液。这些物质又是吸收NOX的吸收剂。在生产硫酸同时又生产硝酸的行业中,多数都是利用处理硫氧化物而得到的(NH4)2SO3和(NH4)HSO3溶液来吸收硝酸生产中的NOX。其原理是利用亚硝酸铵溶液作为吸收剂和NOx反应,使NOx还原为N2:
4(NH4)2SO3+2NO2→4(NH4)2SO4+N2 ↑

4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑

4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑

4(NH4)2SO3+NO+NO2+3H2O→2N(OH)(NH4SO3)2+4NH4OH

4(NH4)HSO3+NO+NO2→2N(OH)(NH4SO3) 2+ H2O

2(NH4)OH+NO+ NO2→2NH4NO2+H2O
按照排放浓度达标要求,脱氮效率达到72%就可以了,所以只要控制住吸收液的浓度,一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重复循环使用,多余的部分进行下道工序,处理后溶液还可以再生,以节省大量的运行费用。烟气中NO含量占90%以上,因此脱除的主要是NO。如果煤的含硫量比较低和氨反应产生的亚硫酸铵不足以满足脱氮氧化物的需要,或者因为炉膛燃烧温度高,产生的氮氧化物量较大。此时可以采取连续加入氨与NOX继续反应,但这种反应应在催化剂(或称触媒剂)的作用下才可完成,使脱氮效率大大提高,这种方法称之为"氨的选择性催化还原法"。
4NH3+4NO+O2+4N2↑+6H2O
8NH3+6NO2+7N2+12H2O
把氮还给大自然,水回收再循环使用。
以上各式反应都是在同一个介质---氨,共一套设备,同时氨与SOx、NOx瞬时交叉进行的,这就是脱硫、脱氮一体化工艺。

(三)除尘原理
烟尘进入文氏管反应器,会产生多种效应,除了氨与SOx、NOx发生化学反应以外,粉尘经过文氏管的渐缩段浓缩,产生碰撞、凝聚、增大,使尘的表面由原来的气包围界面,被经喷雾所产生的液-固界面所代替,粉尘表面的水膜代替气膜产生吸附、凝聚,并使离子间形成液桥,使尘粒增大。尘粒通过高速撞击雾滴而粘附其上。
由于微粒的扩散作用易于雾滴接触。由于微粒的烟气增湿,使尘粒增大了浸润性,尘粒间互相产生凝聚。因蒸汽以尘粒为核心的凝结而形成水滴。
因此本技术在结构设计上采用如下措施:
1.烟气携带的粉尘,高速通过文氏管雾区,冲向液膜;
2.然后气体切向运动而产生离心力,改变增大后的粉尘运动方向;
3.喷出的雾滴作旋转运动,驱使粉尘靠内外壁贴向水膜;
4.增加水雾封锁线,使逃逸的亚微米粉尘及亚微米硫铵晶体捕集下来;
采用高强磁化器,把循环水磁化,非但提高了脱硫效率,尤其对增水性的亚微米细粉尘,提高除尘效率更为明显。

(四)使用范围:
TS型系列脱硫脱氮除尘三位一体技术装置,为工业锅炉及电站锅炉配套排烟脱硫工程应用而设计的系列产品。并可扩大应用在处理冶金焦化剩余氨水,造纸厂的废碱液及纺织印染碱性废水以及锅炉排污水、炉渣水等。该设备即是脱硫器,又可作为污水处理器。
一套装置适应多种类型的脱硫剂,又是这一装置的一大特点,为适应我国的特定条件,用户就近弄到什么脱硫剂就用什么脱硫剂以降低运行费用,以废治废。

(五)系统设备组成的特点:
系统设备组成,有文丘里喷雾反应器,自动加药及动力泵、贮液、调液箱所组成。以及自动控制自动监测系统。文丘里喷雾反应器的结构设计,显示出其独到之处,通常人们称之谓文丘里效应,但它具有什么效应,应该说它有多种效应。一是很好的反应作用:使两种以上的介质,在反应段进行充分的混合、接触、搅动,促使在较短的时间里进行瞬时反应。二是很好的除尘作用:带粉尘的气体通过渐缩段,细小的粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大,把粉尘扑集下来。三是很好的热交换作用:利用
烟气的余热,把喷成雾状的液体迅速干燥、蒸发、固液分离,起到污水处理的作用。由于设计独特,此套装置的阻力仅有300-400Pa,对于原有的锅炉房设备改造,可以不用更换引风机。重力与旋流双级脱水除雾,其结构的设计不会产生堵塞和腐蚀现象,而且一器两种用途,它不但有效的脱除水雾而且使烟气流呈旋转上升,延长了反应时间和流程,提高了反应效率。

(六)变废为宝,综合利用:
当前国内外所采用的各种脱硫技术,多数都存在着二次污染,物质虽然经过转化,但加进的物料与经过处理后的终止物终究是平衡的。对于如何处理这些终止物,怎样综合利用,这个总是普遍感到头痛的较大难题。
TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术如果在大的火电厂大量推广应用后,所产生的硫铵,可以制成与传统化肥完全不同的新型高效肥料,这种高科技产品是具有磁性效应的磁性化肥,利用火电厂排出粉煤灰(约占30%~40%),根据不同土壤和农作物加入适量的钾、磷,经过强磁场磁化后制成的,这种原料将随着TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术的推广而取之不尽。
磁化肥使用在十二种农作物如红薯、蔬菜、烟叶、玉米、棉花、水稻、小麦、水果等,均收到了广泛的社会效益和可观的经济效益,使得TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术在电厂应用中形成一套工业链,废"制"肥,变废为宝,化害为利,适应我国国情的环保与综合利用一大长。防止二次污染。

(七)保障该设备安全稳定正常行动措施:
在腐蚀及磨损严重的部位,采取衬贴铸石板的措施。如果用户在经济条件许可情况下,采取钢板喷涂陶瓷的复合材料。仅是有腐蚀的部位采用2520不锈钢材料。腐蚀不太严重的部位,采取滚刷耐温、防腐特种涂料。关键外协件、外购件、其中有些附件,如喷嘴、过滤器,采用美国制造,供液系统选用丹麦生产的,自动控制和监测仪器选用日本或其他国家的。
先进的工艺,先进的设备,先进的材料,再加上低的建设投资及运行费用,构成了该技术的高和新。

(八)670t/h锅炉脱硫、脱氮、除尘及综合利用方案经济分析。
1.运行费用
⑴ 已知数据
锅炉蒸发量: 670t/h
锅炉烟气排量: 120万m3/h
锅炉燃煤量: 150t/h
锅炉运行时间: 312.5天/年(7500h/年)
燃煤含硫量: 1%
⑵ SO2产生量
燃煤含硫量: 150t/h×1%=1.5t/h
燃煤中的硫与氧的反应:S+O2=SO2
SO2产生量:1.5t/h×80%×64/32 =2.4t/h
式中:32为S的分子量。
64为SO2的分子量。
80%为煤燃烧时硫的转化率。经实测统计为80%~85%,本处取80%。
⑶ 需氨量
一般脱硫效率达95%,烟气即可达标排放。从(NH4)2SO4分子式中看出:NH3与SO2化合比
例 为2:1,故需氨量为:2.4t/h×95%×17×2/64=1.2t/h
式中:17为NH3的分子量。
64为SO2的分子量。
年需氨量为:1.2t/h×7500h/年=9000t/年
⑷ 运行费用
用氨水做吸收剂的回收方案,整个装置的运行费用主要为消耗氨水的费用(此项费用占总运行费用的95%以上)。根据上述计算结果,年需要氨量9000吨,按纯氨水售价1700元/吨计,则全年运行费用为:9000t/年×1700元/t=1530万元/年

2.生成物的综合利用及经济效益
根据计算结果,670t/h燃煤锅炉每年脱硫设备的运行费用为1530万元,这是用户难以接受的。显而易见,这种方法必须立足于生成物综合利用的基础上,否则就不能成立。也就是说,只有用生成物综合利用产生的经济效益去抵消脱硫设备的运行费用,才是这种方法生命力所在。
⑴ 硫铵产生量
从(NH4)2SO4分子式可看出,硫铵产出量为:9000t/年×132/17×2=34941t/年
式中:17为NH3分子量
132为(NH4)2SO4的分子量。
⑵ 硫铵的综合利用及经济效益
硫铵是硫酸铵的简称,分子式为(NH4)2SO4,含氮量20.6%,为白色或微带颜色的结晶,易溶于水,是最早生产的氮肥品种。随着化肥工业的发展,新的氮肥品种的出现,使硫铵与碳铵一样渐成被淘汰的氮肥品种。这是由于除养分低外,其最大缺点是长期施用硫铵会造成土壤板结,故不宜直接施用。要对其进行改性,其方法是加入部分粉煤灰制成的复合肥并磁化。粉煤灰可疏松土壤,磁性的引入亦可疏松土壤,促进土壤团粒结构的形成,这已是业内人士的共识。我们通过大量的工业试验,找出了利用硫铵生产磁性复合肥的最佳工艺配方及工艺条件,产品经过有关部门的检测,完全合格。其主要配比为:硫铵60%左右,其他辅料(粉煤灰、磷肥、钾肥等)40%左右。根据硫铵年产34941吨的实际情况,可上一套年产6万吨左右的综合利用设备(磁化复合肥生产线)。按现行市场原料价、产品销售价及有关费用支出估算:
原材料成本:250元/吨
综合成本: 350元/吨(包括一切费用在内)
销售价: 650元/吨
利 润: 300元/吨
按年产6万吨磁性复合肥计,综合利用设备每年可创利润1800万元,减去脱硫设备每年运行费用1530万元,则采用此方法,除可抵消脱硫设备的运行费用(使运行费用为0)外,每年还可以为企业创造200多万元的利润。
目前该技术设计除工业锅炉八个规格系列配套外,现已扩大到电站系列配35T、75T、130T、220T、420T、530T、670T、1000T/h、2000T/h。当前国际及国内有些研究单位正在试用的电子束氨法和等离子氨法,均向以氨为脱硫剂探索,显然气-汽反应脱硫脱氮除尘三位一体技术当前处于领先地位。一种结构形式,具有多种用途:
(1)它既是一个很好的反应器,能够进行充分的化合接触搅动。促使在很短的时间里进行充分的化学反应;
(2)它又是一个很好的二次除尘器、前置的麻石除尘器或静电除尘器,除不掉的细微粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大、把粉尘捕集下来。
(3)它又是一个很好的热交换器,利用烟气的余热,把喷雾状的液体迅速干燥蒸发、反应时间、反应速度、反应物质、接触面积,反应效率是最高的,属于瞬时反应,烟气不会降温。
(4)它又是一个工业废水零排放的污水处理器装置,能将各种工业有毒废水,污水成千上万吨迅速干燥,蒸发,达到污水处理的作用。
该技术脱硫效率高,并具有较高的脱氮功能50%,加"触媒剂"系统80%以上。今后一旦国家环保标准要求脱氮同样一套设备可以既能脱硫、又可脱氮。还能提高除尘效率。该技术对已建电厂为了满足除尘的需要改造电除尘,将锅炉尾部烟道位置都几乎占满、有些脱硫工艺的反应塔和再加热热交换器等无法摆下,场地面积小等,是用户特别适用和首选的选择。
以氨做吸收剂的回收法方案,具有脱硫、脱氮、除尘效率高,并可达到三个"零排放"、无废渣排放,无废水排放、无废气排放、而且由于生成物的综合利用,不仅使其运行成本费用为零,还可为企业带来可观的经济效益,氨源供应方便。我国中小型合成氨厂很多,几乎遍布县市、若在有废氨水的地方、废碱液、造纸废水、印刷废水、洗毛废水、焦化厂废水、海水、更可大大节省脱硫剂费用,经济效益将更加可观。

 

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