氨法与双碱法脱硫技术的比较

全国性建材科技期刊—— 《玻璃》 2006年 第 1期 总第 184期 氨法与双碱法脱硫技术的比较 欧阳凌 云’ 丁 明 张 龙 (1．浙江天蓝脱硫除尘有限公司 2．中国新型建筑材料工业杭州设计研究院 杭州市 310000) 摘 要 介绍了氨法脱硫和双碱法脱硫技术的工艺原理及技术特点，并对两者在玻璃窑炉烟气治理上的适用性进行 了比较，指出双碱法脱硫技术更适合玻璃窑炉烟气治理的实际情况，宜作为对玻璃窑炉烟气进行治理时的首选 技术。 关键词 氨法脱硫 双碱法脱硫 适用性 分析比较 中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1003-1987(2006)0卜0028—04 在玻璃窑炉烟气的治理中，就脱硫而言，氨法 和双碱法这两种脱硫方法工艺都很成熟，在国内外 许多行业都使用该方法，但两者又都有自己鲜明的 特点，往往令用户在选择时难以取舍。下面以玻璃 行业的实际情况为基础，从玻璃窑炉烟气治理的具 体要求出发，针对氨法脱硫和双碱法脱硫的工艺原 理和技术特点，分析比较这两种方法在玻璃窑炉烟 气治理上的适用条件和应用前景，供用户在选择脱 硫方法时参考。 1 氨法脱硫技术简介 氨法脱硫技术是采用氨 (NH。)作为吸收剂 除去烟气中的 SO 的工艺。由于氨的价格较高， 故而氨法必然是回收法。氨法脱硫工艺具有很多特 点，氨是一种良好的碱性吸收剂，而且氨吸收烟气 中 SO。是气一液或气一气反应，反应速度快，反 应完全，因而吸收剂能得到充分利用，脱硫效率 高。另外，其脱硫副产品 (比如硫酸铵等)可制造 化肥，副产品的销售收入能大幅度降低运行成本。 氨法脱硫技术的工艺过程一般分成三大步骤： 脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。根据过程 和副产物的不同，氨法又可分为原始 Walther氨 法、氨 硫酸铵法、氨一亚硫酸铵、氨一磷铵肥 法、氨 酸法等，并由此衍生出了几十种不同形式 的脱硫工艺。以下介绍一种典型的氨法脱硫工艺 28 一 ～ 氨一硫酸铵法。 经静电或布袋除尘后的净烟气首先进入热交换 器，降温后依次进入两段吸收塔，使洗涤液和烟气 得以充分的混和接触。脱硫后的烟气经塔内的除雾 器除雾后，再进入换热器升温，达到排放标准后经 烟囱排入大气。脱硫后含有硫酸铵的洗涤液经结晶 系统形成副产品硫酸铵。其工艺流程见图1 悃⋯ 图 空气囤 一 悃 匦蝈 金属和烟坐废渣L—---一L—T—一L—---一L-1—一 ● - IJ2~O4 固体(NH4)2s04 2 双碱法脱硫技术简介 双碱法 (Na CO。／Ca(OH) )脱硫技术是在 石灰法基础上结合钠碱法的特点，采用纯碱启动， 塔内钠碱 (Na。CO。一～ NaOH)吸收 SO。、塔外 维普资讯 http://www.cqvip.com 全国性建材科技期刊—— 《玻璃》 2006年 第 1期 总第 184期 钙碱——石灰 (Ca(OH)z)再生，使得钠离子循 环吸收利用。该工艺既有钠碱法中反应速度快，脱 硫效率高，且塔内和管道内不易结垢的优点，又有 石灰法中以石灰作为脱硫实际消耗物，从而使运行 费用降低的优势。双碱法脱硫技术的工艺流程见 图 2。 图 2 双碱法脱硫技术的工艺流程 图 其基本化学原理可分脱硫过程和再生过程： (1)脱硫过程 (主要在塔内进行)： Na2CO3+ SO2—-．Na2SO3+ CO2十 2NaOH + SO2一 NazSO3+ H2O Na2SO3+ SO2+ HzO 一 2NariSO3 (2)再生过程 (主要在塔外的循环水池中进 行)： 2NaHSO3+Ca (OH )2一 Na2SO3+ CaSO3 +2H 0 Na2 SO3+ Ca (OH)2--,-2NaOH + CaSO3 在石灰浆液 [Ca(OH)。达到过饱和状况] 中，中性的 NaHSO。很快跟 Ca(OH)。反应从而 释放出 [Na。。]，随后生成的 [so。 ]继续跟 Ca (OH)。反应，反应生成的亚硫酸钙以半水化合物 形式 (CaSO。·1／2H 0)慢慢沉淀下来，从而使 [Na ]得到再生，吸收液恢复对 SO。的吸收能 力，进入塔内循环使用。 在双碱法脱硫技术中，纯碱 (Na CO。)只是 作为一种起动碱，起动后实际消耗的是石灰，理论 上不消耗纯碱。只是清渣时会带出一些，因而实际 运行时还是需要少量补充纯碱。 双碱法脱硫技术的工艺系统简单，对操作、控 制的要求都较宽，管理和维护都很方便。 3 氨法脱硫和双碱法脱硫比较 对氨法脱硫和双碱法脱硫从工艺原理、设备配 置、操作运行管理要求等方面进行综合全面的比较 见表 1。 表 1 两种脱硫工艺的综合比较 脱硫工艺 氨法 双碱法 吸收剂 氨水 纯碱+石灰 吸收剂吸收能力 强 强 吸收方式 气一液 气一气 气一液 反应速率 快 快 反应程度 完全 完全 吸收剂利用率 高 高 吸收剂价格 高 由 吸收剂存储、 运输、储存有严格 运输方便，储存要求 运输 要求 防潮 脱硫效率／ ≥9O ≥90 塔内钠碱吸收 SO2。塔 脱硫原理 氨水吸收 SO 2 外用石灰再生脱硫剂 吸收设备 喷淋塔 旋流板塔 除尘功能 差 好 配套系统 氨水配制系统、氨 脱硫剂配制系统、脱硫 水存储系统和硫酸 液再生循环系统和脱硫 铵结晶系统 渣处理系统 影响脱硫效率的 吸收液的 pH值l 吸收液的 pH值l 主要因素 吸收液的浓度； 液气比 液气比 工艺复杂程度 复杂 简单 脱硫副产品 (NH4)zSO3和 CaSO3·1／2H2O或 (NH4)2SO4 CaSO4·2H2O 可作肥料 抛弃或回收 占地面积 大 适中 工程投资 高 低 运行费用 由 低 操作与管理 操作管理要求高， 操作管理方便，系统开 系统开停车快速。 停车快速，系统能快速 脱硫系统常规检修 建立起平衡。脱硫系统 时不影响锅炉的 常规检修时不影响锅炉 运行。 的运行 运行稳定性 差 好 二次污染 有 (气溶胶污染、 无 氨气与 sO2的挥 发) 4 氨法脱硫和双碱法脱硫对玻璃行业的适用性 分析 在玻璃行业中，大气污染方面的主要污染物是 29 维普资讯 http://www.cqvip.com 全国性建材科技期刊 《玻璃》 2006年 第 l期 总第 184期 玻璃窑炉烟气中的二氧化硫、氮氧化物及粉尘，其 中主要是二氧化硫。而且玻璃窑炉的烟气又有其自 身的特点：烟气温度较高、烟气流量适中、烟气中 SO 的含量较高、粉尘的含量较低，在进行脱硫技 术的选择时考虑脱硫效率要高，投资费用要省，脱 硫成本要低，占地面积要小，操作、维护管理要方 便，同时技术一定要成熟，系统运行要稳定可靠， 不能对玻璃窑炉的窑压控制产生不利的影响。 以下从用户关心的几个方面，对氨法脱硫和双 碱法脱硫技术在我国玻璃行业巾应用的情况进行详 细的分析和比较，供用户决策时参考。 4．1 吸收剂的来源 氨法脱硫的吸收剂是合成氨 (NH。) 我国的 合成氨制造厂数量众多，分布广泛，用作玻璃窑炉 烟气脱硫的氨的来源非常丰富。但是，由于液氨或 高浓度氨水属危险化学品，投资和管理成本高。 双碱法脱硫的吸收剂是石灰和少量的纯碱。石 灰价廉易得，市场上都能买到。纯碱更是玻璃生产 的主要原料之一，少量的纯碱用作脱硫时的补充碱 完全没有问题。而且，石灰和纯碱都是固态，易于 储存和运输，性能也稳定，不会造成其他的污染。 4．2 脱硫 效率 氨法脱硫技术采用的氨是一种良好的碱性吸收 剂，而且氨吸收烟气中 SO 是气一液或气～气反 应，反应速度快、反应完全、吸收剂利用率高，脱 硫效率可达 9O 以上。 双碱法脱硫技术中，塔内是钠碱 (Na CO。一 一 NaOH)吸收 S0。，反应速度快，而且双碱法脱 硫一般配备的是旋流板塔，能使气一液接触充分， 吸收剂利用率高，效率可稳定在 9O 9／5以上。 4．3 脱硫产物处理 氨法脱硫的脱硫产物副产化肥，使脱硫吸收剂 氨 (NH。)l来自于化肥工业，又回归到化肥工业， 不论对环境，还是对国民经济都起到积极的作用， 这才是氨法脱硫的魅力所在，也是氨法脱硫的生命 30 力所在。因此，如果不将脱硫产物进行回收利用的 话，氨法脱硫的积极意义顿时荡然无存。 那么，在玻璃窑炉的烟气治理中，如果选择用 氨法脱硫的话，是否会将脱硫产物回收利用呢?答 案是：否。除非玻璃厂附近就有化肥厂，可以将脱 硫产物输送至化肥厂进行后续处理，不然基本上都 是不回收。原因有二：①氨法的回收过程较为麻 烦，需配备制酸系统或结晶回收装置，包括中和 器、结晶器、脱水机、十燥机等，系统复杂，设备 繁多，管理维护要求高，等于要另建一个化肥厂， 投资费用比双碱法高 5O ；②即便是采用了回收 的方法，副产出了化肥，从经济成本上考虑也不合 算。这是因为玻璃窑炉的烟气量不够大，SO。的脱 除嚣不够多，生产出的化肥太少，对于庞大的设备 投资、昂贵的合成氨原料、大量的人员投入和管理 成本来说，经济效益不够突出。而如果不进行回收 利用，损失更大，而且会对周围环境造成污染，因 此说对于玻璃窑炉的烟气治理不适合选用氨法。 双碱法脱硫的脱硫产物为 硫酸钙或硫酸钙 (氧化后)，亚硫酸钙配以合成树脂可生产一种称为 钙塑的新型复合材料；或将其氧化后制成脱硫石 膏，可用做新型建筑材料石膏板的原料；或者直接 将其与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的甥性，增加粉 煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。目前，从经济 上考虑，双碱法脱硫的脱硫产物多为抛弃式。由于 双碱法脱硫的脱硫产物是钙盐，钙盐不具有污染 性，故而将其直接抛弃也不会产生废渣二次污染。 4．4 运行费用 在脱硫系统运行时，影响运行费用高低的主要 因索是脱硫吸收剂的费用，另外还有电费、水费、 人上费用等等。以下仍然以 700 t／d浮法玻璃生产 线为例，仅就氨法脱硫和双碱法脱硫中，脱硫吸收 剂的费用对系统运行费用的影响进行分析比较，结 果 见表 2。 (下转第 52页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 全国性建材科技期刊—— 《玻璃》 2006年 第 1期 总第 184期 参考文献 [1-1张战营，等 ．浮法玻璃生产技术与设备 ．化学工业出 版社 ．2005 [23齐济，王承遇 ．浮法玻璃中气泡的分析 ．大连轻工业 学院学报 ．2002．6 [3]H．基甫生一马威德，R．布吕克纳 ．玻璃制造中的缺 陷 ．轻工业出版社 ．1988 THE BUBBLES REASoN oF THE FLoAT GLASS AND THE M ETHoD To SoLVE oF IT W ang Shu—xi，Wang Gui—rong，Du Mi—fang Abstract： This article discussed the gas form and the bubbles reason by the technology research and reaseach the method to solve the bubble problem，SO as to im— prove the production quality of the float glass． Key words： float} bubble； GIA522； four grade m ass spectra (上接第 3O页) 表 2 两种脱硫工艺的运行费用比较 氨 法 双碱法 拉引量 ／t·d 700 重油消耗量／t·d 】1O～13O 重油含硫率／ O．5～2 总烟气量／Nrn。·h-1 80000～100000 脱硫效率／ ≥90 年SO2脱除量／t·a一 2332 每吨SOz排污收费／元 600 石灰：2268 脱硫 吸收利需用量／t·a 1 氨：1239 纯碱 ：23 石灰：300 脱硫 吸收荆价格／元 ·t-1 氨 1700 纯碱 ；1400 石灰 ：68 脱硫吸收荆费用／万元 ·a-1 氨：210．6 纯碱 ：3．2 脱硫吸收剂 SOz成本／元 ·t_1 903 305 由表2分析可知，当采用氨法脱硫时，其运行 费用将数倍于双碱法脱硫，且远高于 SO。的排污 收费 (600元／ts0 )，所以氨法脱硫必须采用回收 式。用回收产物综合利用产生的经济效益去弥补运 行成本，但目前玻璃厂采用氨法脱硫时，基本上都 是不回收式的，没有脱硫副产品销售收入的弥补， 高昂的脱硫运行成本将是厂家难以承受的，故在决 策时一定要慎之又慎。 5 结 论 52 氨法脱硫有其突出的技术优势，但也有一定的 适用范围。在玻璃行业，氨法脱硫技术的各项优势 都难以体现，故而选择氨法脱硫不太合适。双碱法 脱硫技术脱硫效率高，系统运行可靠性高，投资费 用和运行费用低，适用范围广，比较适合各种规模 的锅炉烟气和工业窑炉烟气脱硫治理，因此玻璃企 业拟对玻璃窑炉烟气进行治理时，宜将双碱法脱硫 技术作为其决策的首选技术。 MAKING A CoMPARISoN BETW EEN AMMoNIA PROCESS OF DESULFURIZATIoN AND D0UBLE ALKALI PROCESS OF DESULFURIZATIoN IN THE TREATMENT oF RLUE GAS Ou‘yang Ling-yun，Ding M in，Zhang Long Abstract：The principle and characteristics of both ammonia process of desulfurization and double al— kali process of desuIfurization were introdueed in this paper． The treatment effect of flue gas with the two process was compared tOO．By comparison the following conclusion was obtained ：the double alkali process of desulfurization iS favorable for the treatment of flue gas in glass industry and should be taken as the chief technology． Key words；glass；ammonia process of desulfuriza tion；double alkali process of desulfurization l CO— mparison 维普资讯 http://www.cqvip.com