技术推广——2016年11月20日

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2016-11-20 石化智汇 石化智汇网

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功能介绍 “石化智汇平台”是国家化工行业生产力承担的国家火炬计划项目的主要成果。秉承产业链、创新链、服务链为一体的理念，开展技术评估、科技成果鉴定、技术推广、技术转让、研发任务分包、科技奖励、职业技能鉴定、科技金融、科研管理系统构建等。

技术名称

梯级分离净化脱硫除尘一体化技术

企业简介

公司在环保技术上经过深入研究和探索，在氨法烟气脱硫脱硝领域已拥有国内领先的核心技术。拥有环境工程设计、环境运营，压力容器制造、压力管道施工等资质。通过ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、职业健康安全管理体系认证。拥有各类专业技术人才50余名，其中高级工程师8人，工程师14人，助理工程师20余名，博士1人，硕士2人。设计队伍精干，施工力量雄厚。可以针对各类企业不同情况提供工程设计、设备制造、安装施工、开车运行等一条龙服务。在业界拥有良好的信誉与口碑。

2009年的2×220t/h锅炉脱硫项目，经过建设方两年的考察评定后中标。该项目完成后，在“2011年全国氮肥、甲醇行业技术经验交流会”上作为第九项重点成功案例成为行业“十二五”重点推广项目之一。

公司承担的“新型氨法脱硫装置”项目在2011年至2013年间得到济南市科技局科技型中小企业创新专项资金30万元拔款支持并获得《山东省高新技术企业》称号。拥有相关国家发明专利5项，已授权2项，实用新型专利13项，已批准10项。

研究背景与意义

燃煤电厂锅炉及各种工业窑炉排放的烟气尾气中，含有二氧化硫、氮氧化合物、微尘等有害成分，是破坏生态环境形成酸雨和雾霾的罪魁祸首，严重影响经济社会的可持续发展和人类的生存与健康。近年来我国雾霾天气频发，国家和地方政府加大控制火电厂排放污染物力度，提出一系列史上最严格的排放标准。2011年7月发布了（GB13223-2011）《火电厂大气污染物排放标准》，其中重点地区排放标准为烟尘≤20mg/ Nm³、SO₂≤50 mg/ Nm³、NO_X≤100 mg/ Nm³。2014年9月国家三部委又下发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，文件要求到2020年，现役60万千瓦及以上燃煤机组、东部地区30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到或接近燃气轮机组排放限值，烟尘≤10mg/Nm³、SO₂≤35 mg/Nm³、NO_X≤50 mg/Nm³。2013年5月，山东省环境保护厅和山东省质量技术监督局发布了山东省地方标准《山东省区域性大气污染物综合排放标准》，要求“核心控制区”企业自2020年1月1日起排放浓度限值为烟尘≤5mg/Nm³、SO₂≤35mg/Nm³、NOx≤50mg/Nm³。

为了达到国家超低排放新标准，各种烟气脱硫工艺都在努力做出新的调整。

氨法脱硫的研究和应用现状

目前我国工业化运行的几种氨法烟气脱硫工艺，几家公司的设计水平还有一定区别与差距。如吸收塔型的选择，内部结构的设置，能量的综合利用，各种工艺参数调优，净化设备的选取都直接影响到气溶胶的生成量、氨的逃逸量和尘排放量。气溶胶的大量生成会使脱硫尾气尘含量超标，使烟囱放空气体呈现严重拖尾现象。针对气溶胶、氨逃逸的产生机理和控制措施，一些企业与科研机构作了研究和工业实践尝试。

技术原理

公司在燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术上，总结了以往多套工艺装置的优缺点，最终设计出梯级分离净化即“二元结构”多功能一体化脱硫塔及双循环的脱硫工艺。

梯级净化分离工艺流程示意图

成果的创造性和先进性

1、该脱硫塔，由氧化段、浓缩段、吸收段、净化除雾段由下至上组成。“二元结构”是指吸收段和除雾段内既有空塔喷淋层，又有填料层。利用了空塔喷淋防堵特点和填料层有利于吸收传质的双重优点，多重布局的填料层合理地选择了高比表面积、重量轻、耐腐蚀、低压降的规整型填料，达到梯级脱硫除尘净化效果。双循环系统中。第一循环系统包括三级不同高度的循环液进口，有利于亚硫酸铵溶液对二氧化硫的吸收；二级循环液是使未结晶的硫酸铵溶液返回浓缩段使之浓缩和部分结晶。

一体化脱硫塔的设计，设备紧凑，占地面积小，管线长度少，使一次性投资降低，浓缩段中，110℃~140℃的热原烟气与硫酸铵溶液直接换热，体现了节能特点。

2、在上述装置上，对诸多工艺参数进行了调优试验，找出了影响SO₂吸收效率及氨逃逸和气溶胶生成的主要原因。

（1）严格控制氧化段的亚硫酸铵的氧化效率达到99.8%以上；

（2）严格控制加氨后吸收液的pH值（5~5.5），保证SO₂吸收率达到99.5%以上；

（3）找到较佳的加氨位置，研发了泵前加氨室，合理控制加氨量，从而控制吸收段中氨量极低，保证排放净烟气氨逃逸量在1.0mg/Nm³以下,实测值为0.43 mg/Nm³。

3、梯级净化除尘效果：净化段上设计两级循环水洗填料层以及高效除雾器保证净烟气出口含尘量≤5mg/Nm³。根据用户需要，在塔顶设计了湿式电除尘设备，确保进口烟气尘含量异常波动以及其他工艺条件波动时达到超低排放标准，也是氨法脱硫+湿电除尘首次在工业装置上达到净烟气出口含尘量≤5mg/Nm³超低排放标准，特别是在入口含尘高达100mg/Nm³情况下仍能达到出口含尘量≤5mg/Nm³超低排放标准。

本工艺无新的三废产生及排放，属于绿色工艺。副产品硫酸铵可作为农用化肥，产品质量经国家无机盐产品质量监督检测中心检测，符合GB535-1995硫酸铵产品的质量标准。出口净烟气在投料初期经环境监测中心实时监测及168小时稳定运行后由具有检测资质的河北华清环境科技有限公司检测结果如下：

废气污染源监测结果表

单位：^mg/_Nm³

项目	取样口	实测值	核心区超低排放标准值
尘含量	进口	252	-
	出口	2.7（含原始+次生尘）	5
SO2	进口	3022	-
	出口	15	35
汞	进口	0.0039	-
	出口	--（低于最小检出量）	0.03

综上所述：本技术在工业装置上，通过塔形选择、内部构件的设计及工艺条件的优化，湿电的最后把关。经168小时稳定试运行验收，其综合效果是：除尘率达到98.9%，SO₂吸收率达到99.5%，汞及其化合物未检出，观察放空尾气没有拖尾现象。达到国家超低排放标准(GB13223-2011)及《煤电节能减排升级与攺造行动计划(2014-2020年)》明确提出的标准，山东省区域性大气污染物综合排放标准（DB37/2376-2013）中核心控制区标准以及河北省《燃煤电厂大气污染物排放标准》（BD13/2209-2015）。

氨法脱硫超低排放同类型技术比较

氨法脱硫超低排放技术比较表

项目	脱硫+超声凝并	J-TECH脱硫+湿电	本公司脱硫+湿电	本公司脱硫
入口SO2(mg/Nm3)	811.78	910	3022	3022
出口SO2(mg/Nm3)	15.73	10	15	15
SO2脱除率（%）	98.1	98.9	99.5	99.5
入口尘含量(mg/Nm3)	9.7	---	252	54
出口尘含量(mg/Nm3)	1.9	14.4	2.7	3.8
尘脱除率（%）	80.4	---	98.9	92.3
氨逃逸(mg/Nm3)	0.06	≤8	0.43	0.45

在“氨法脱硫+湿电”的工程案例中，公司的出口尘含量控制在5mg/Nm³以下，较J-TECH（大于10mg/Nm³）有显著优势。与“氨法脱硫+超声凝并”的工程案例相比，公司的技术在入口SO₂和尘含量较高的条件下，依然能够确保出口的超低排放；在关闭湿电进行试验时，脱硫塔入口尘含量控制在54mg/Nm3以下时，出口仍能实现5mg/Nm3以内，氨逃逸几乎无变化。

经济技术分析

以3×75t/h+130t/h锅炉为例，设计烟气量880000m³/h，入口SO₂浓度5500mg/Nm³，出口SO₂浓度≤35mg/Nm³，尘含量≤5mg/Nm³，对比本技术与石灰石-石膏法的投资和运行成本。

经济运行分析对比

对比本技术与石灰-石膏法的运行成本。

1.工艺指标

烟气量：880000 m³/h

烟气入口温度：≤110℃                 

烟气中入口SO₂浓度：5500 mg/Nm³

出口净烟气SO₂排放浓度：35 mg/Nm³

出口颗粒物含量：≤5mg/Nm³

年操作时间： 8000h

脱硫剂：10%氨水

2.经济指标消耗(硫酸铵400元/吨价格可以,再将就体现不出优势了)

项目	氨法	钙法
单位成本费用	氨水：210元/吨 工艺水：2元/吨 电价：0.48元/kWh 人员工资：40000元/年 硫铵：400元/吨	CaCO3(85%)：160元/吨 工艺水：2元/吨 电价：0.48元/kWh 人员工资：40000元/年 石膏：5元/吨
经济指标消耗	脱除SO2量：27423.74t/a 氨：150194.5t/a 副产硫酸铵：56561.47t/a 耗水：85600m3/a 耗电：1496万kw·h/a	脱除SO2量：27423.74t/a CaCO3(85%)：51923.63 t/a 副产石膏：81071.44t/a 耗水：258720m3/a 耗电：2119.6万kw·h/a

 

	氨法脱硫				钙法脱硫
项目	规格	单位	年消耗数	费用/万元	规格	单位	年消耗数	费用/万元
脱硫剂	10%	210元/t	150194.5	3154.08	80%	160元/t	51923.63	830.8
水		2元/t	85600	17.1		2元/t	258720	51.7
电		0.48元/kWh	14960000	718.08		0.48元/kWh	21196000	1017.4
工人工资		40000.人·年	10	40		40000.人·年	10	40
检修费		万元		20		万元		20
直接运行成本小计		万元		3949.26		万元		1959.9
副产物		400元/T	56561.47	2262.5		5元/T	81071.44	40.5
扣除销售收入的年综合脱硫成本		万元		1686.76		万元		1919.4

通过该项目的氨法钙法的经济运行分析可见，氨法的电费比钙法节省30%，水费节省66.9%，总成本节省12.12%。除此外,氨法比钙法碳排放每年少22846.4T。

合作意向

1、继续扩大已有的市场

在化工、化肥、焦炭行业等生产企业，特别是有废氨水可作为原料的企业中加以推广。

2、积极开拓新的行业市场

造纸行业、钢铁行业、工业开发区、民用大型集中供热锅炉、煤化工领域等。

“石化智汇科技服务平台”介绍

“石化智汇网”是国家化工行业生产力承担的国家火炬计划项目（2015GH551466）的主要建设内容。该平台的宗旨是“背靠政府，面向企业”，为化工企业和科研人员提供包括技术、政策、管理等的全方位，“产业链、创新链、资金链、服务链”于一体，一站式的科技服务。该平台是连接政府与企业、科研单位与企业、企业与企业以及双创人员之间的桥梁，是中国石油和化学工业联合会打造的行业科技成果转化的最重要平台。

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