石灰石石膏法和氨法比较(zjh)教学教材
氨法与钙法脱硫工艺的对比
（SO2排污费用按照630元/kg计算）
年综合效益
亏损875.7万元/年
赢利1297.3万元/年
上述计算依据：2×670t/h煤粉锅炉的烟气量计算，
每台炉耗煤量85t/h，煤含硫1.0%，年运行8000h。
江苏和亿昌环保工程科技有限公司
2009.11.9
1088
工艺水费
单价
(元/吨)
耗水量
(吨/年)
总价
(万元)
单价
(元/吨)
耗水量(吨/年)
总价
(万元)
2
1080000
216
2
536000
107.2
包装袋
单价
(元/只)
耗量(万只/年)
总价
(万元)
1.2
98.7
118.44
系统
耗汽费
/
单价
(元)
耗气量
(吨/年)
总价
(万元)
80
8340
66.7
年运行费用
2717.4万元
4115.34万元
副产物回收
石膏单价
（元/吨）
石膏产量
(吨/年)
总价
(万元)
硫酸铵单价(元/吨)
产量
(吨/年)
总价
(万元)
60
62800
376.8
800
49344
3947.5
年运行成本
2340.6万元
167.84万元
脱硫成本
1006.45元/kgSO2
72.17元/kgSO2
年少交SO2排污费用
氨法与钙法脱硫工艺的对比
氨法与钙法脱硫工艺主要性能参数对比表
氨法、石灰石法脱硫技术经济比较黄艳昆
氨法、石灰石法脱硫技术经济比较黄艳昆发布时间：2021-09-10T08:39:44.178Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：黄艳昆[导读] 燃煤电站所采用的脱硫工艺多种多样，如石灰石-石膏法、海水法、氨法等山东电力建设第三工程有限公司山东省青岛市 2661001、说明燃煤电站所采用的脱硫工艺多种多样，如石灰石-石膏法、海水法、氨法等。
现针对常规的石灰石-石膏法与氨法脱硫技术与经济性方面进行对比。
2、依托项目及排放基准说明工程概况：项目建设规模为1×300t/h高温高压燃气锅炉，配套1台55MW直接空冷抽汽凝汽式汽轮发电机组。
机组日运行小时数按24小时，年运行小时数按8000小时计。
项目采用界区外经预处理的荒煤气作为燃气锅炉的燃料，根据荒煤气的组成，通过采用低氮燃烧技术，烟气采用SCR脱硝技术、布袋除尘及、氨法脱硫技术，烟气污染物排放浓度控制在：NOx 含量低于50mg/Nm3；SOx 含量低于35mg/Nm3；粉尘含量低于5mg/Nm3。
废水均为零排放；物料价格均取自技经专业提供的新疆哈密当地价格，部分无法提供的，取自网上查询及厂家提供信息。
依托国电龙源提供的湿法方案和江南环保的氨法方案对技术方案、设备材料费用及运行费用进行比选分析。
3、脱硫烟气参数（设计工况）进入脱硫系统的主要烟气条件如下：1）单塔处理烟气量325410Nm3/h（标况、干基、3%氧）； 2）烟气SO2浓度：580 mg/Nm3（标况、干基、3%氧）； 3）烟气含水率：15%（标态、湿基、实际氧）；4）烟气含氧量：2.42%（标态、湿基，由已知烟气参数计算得出）； 5）烟气温度：138℃；6）原烟气尘含量：≤10mg/Nm3（标态、干基、3%氧）； 7）设计工况下，脱硫后出口净烟气SO2浓度：＜35mg/Nm3（标态、干基、3%氧）；脱硫效率：≥93.8%； 8）设计工况下，脱硫出口净烟气尘浓度：≤5mg/Nm3（标态、干基、3%氧，当入口尘含量≤10mg/Nm3时）； 9）设计工况下，氨逃逸≤3mg/Nm3（标态、干基、3%氧），氨回收率≥99%； 10）脱硫塔本体阻力≤1500Pa4、技术对比4.1石灰石－石膏湿法脱硫石灰石-石膏湿法脱硫的主要原理为：原烟气从吸收塔中下侧进入吸收塔，与喷淋层喷出的石灰石浆液逆向接触，进行化学反应，通过鼓入氧化空气，对落入吸收塔浆池的反应物再进行氧化反应，使吸收塔浆池内的亚硫酸钙充分转化为硫酸钙，得到脱硫副产品二水石膏。
石灰石石膏湿法脱硫培训教材
灰-膏湿法烟气脱硫工艺灰（灰）－膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目前世界上应用围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。
是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。
它采用价廉易得的灰或灰作脱硫吸收剂，灰经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用灰为吸收剂时，灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。
在吸收塔，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为膏。
脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。
脱硫膏浆经脱水装置脱水后回收。
由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。
最初这一技术是为发电容量在100MW以上、要求脱硫效率较高的矿物燃料发电设备配套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾电站上得到了应用.根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10多种。
已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80%左右。
在湿法烟气脱硫技术中，灰/灰—膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是：1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。
2、原料来源广泛、易取得、价格优惠3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用围广4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放7、技术进步快。
灰/灰—膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道，主要有：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。
基本工艺过程在灰一膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO2）的基本工艺过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的膏副产品。
基本工艺过程为：（1）气态SO2与吸收浆液混合、溶解（2）SO2进行反应生成亚硫根（3）亚硫根氧化生成硫酸根（4）硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐（5）硫酸盐从吸收剂中分离用灰作吸收剂时，SO2在吸收塔中转化，其反应简式式如下：CaCO3+2 SO2+H2O ←→Ca(HSO3)2+CO2在此，含CaCO3的浆液被称为洗涤悬浮液，它从吸收塔的上部喷入到烟气中。
双碱法比较
石灰石—石膏法、双碱法的对比1 石灰石—石膏法该法是用石灰石的乳液吸收烟气中的SO2，使之与SO2生成二水亚硫酸钙（石膏），其脱硫效率可达90%以上，技术也较成熟。
该法通常由三个部分组成：1.1 SO2的吸收这是该法的主要工序，它是在烟道中让SO2与石灰石的乳液进行化学反应生成CaSO3和CaSO4。
1.2 固液分离由于产生大量的亚硫酸钙和少量的硫酸钙以及预除尘时尚未除尽的烟尘，因此，必须将其从液体中分离后加以处理。
1.3 固体处理分离出来的固体物质一般采取两种方法；第一是抛弃，这将会产生二次污染。
第二是回收，在处理过程中，通入空气强制氧化和一些添加剂，可以使CaSO3生成CaSO4·2H2O（石膏）。
1.4 化学反应石灰石—石膏法的脱硫剂是250目的石灰石粉制成的浓度为28%—32%的石灰石浆。
其主要脱硫反应为：SO2＋H2O → H2SO3CaCO3＋H2SO3→ CaSO3＋CO2↑+ H2OCaSO3 + O2→ CaSO4CaSO4 + H2O → CaSO4·2H2O1.5 优点此方法是世界上烟气脱硫应用最广泛、技术最成熟的工艺，国内外单机达到900MW左右，既可处理高硫煤又可处理低硫煤，钙硫比低。
吸收剂价廉易得，运行可靠，应用较广，脱硫效率可达95%以上。
但实践中存在一些问题：1.7 工艺流程复杂该工艺包括8个子系统：吸收剂运输系统、石灰石浆制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏处理系统、蒸汽系统、供水和废水处理系统，设备比较复杂；石灰制桨系统工艺相当复杂，石灰石需研磨到300目以上，电耗大，成本高。
2 双碱法采用钠化合物（NaOH、Na2CO3、NaSO3等）溶液吸收SO 2，生成钠盐。
其溶液再与石灰石（CaCO3）或石灰（Ca(OH)2）反应生成亚硫酸钙或硫酸钙沉淀。
再生后的钠化合物返回洗涤设备重新作为吸收剂使用。
设备调整PH值后循环使用。
NaOH + SO2→ Na2SO3 + H2ONa2CO3 + SO2→ Na2SO3 + CO2↑Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3Ca（OH）2 +2NaHSO3→ Na2SO3 + CaSO3 + H2ONa2SO3 + Ca（OH）2 + H2O →2NaOH + CaSO3此法由于生成CaSO3沉淀不在脱硫塔内部而是在再生池中进行。
氨法脱硫工艺与石灰石
氨法脱硫工艺与石灰石-石膏法工艺比较二氧化硫及酸雨污染，是从能源、资源和环境三个重要方面同时制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。
“十五环境规划全面落空”（去年两会温总理语），“十一五”成败与否，今年极为关键。
燃煤电厂脱硫问题，首次出现在今年的总理政府工作报告中，足见其对于突破发展瓶颈，实现“十一五”规划至关重要。
燃煤电厂脱硫方法多种多样，因烟气脱硫技术具有较高的脱硫效率，国际上已在燃煤电厂中得到普遍应用。
烟气脱硫技术按吸收剂的不同分氨法脱硫和钙法脱硫；已在实践中成熟可靠的烟气脱硫技术主要包括湿式石灰石——石膏法、湿式氨——硫铵法等。
结合中国国情和两种方法的综合效益比较，目前氨法是更适合中国，更适宜推广应用的脱硫方法：1.脱硫效率1.1石灰石-石膏法的脱硫效率一般在90%左右，要想达到很高的脱硫效率，必须控制钙硫比例（Ca/S=1.0～1.3），同时受烟气流速及气流分布情况的影响较大，因此不易控制。
1.2氨法采用液氨、废氨水作脱硫剂，极易与烟气中的SO2反应，受烟气流速的影响较小，不论烟气中SO2的浓度高低，均可达到很高的脱硫效率（95%以上）。
2.结垢问题2.1石灰石-石膏法很容易结垢，其结垢机理为：2.1.1石膏终产物超过了悬浮液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积，当相对饱和浓度达到一定值时，石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长，当饱和度达到更高值时，就会形成晶核，同时，晶体也会在其它各种物体表面上生长，导致吸收塔内壁、管道结垢。
2.1.2吸收液pH值的剧烈变化，低pH值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。
而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。
在碱性pH值时运行会产生碳酸钙硬垢。
2.2氨法采用液氨或废氨水作脱硫剂，生成的副产物硫酸铵易溶于水，通过pH值控制就可以调整硫酸铵颗粒的结晶大小，系统不易结垢。
第4次课-石灰石石膏法
主要设备设计要点
吸收塔 塔径、塔高、喷嘴、除雾器 浆液循环槽 石膏制备系统 水力旋流器、真空皮带脱水机 气-气换热器
塔径的确定
塔径与空塔气速、处理烟气量的关系： D＝√4Vs πu
式中——塔径，m Vs—— 操作条件下气体体积流量，Nm3 s u—— 混合气体线速度，m s
塔高的确定
喷嘴的设计与选择
喷嘴的设计要求： ⑴.满足吸收剂喷 淋量,⑵.使喷出的液滴具有尽可能大的 比表面积，以增大气液的接触面积，提 高反应活性和反应速率。 国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用 上，大约有四个方向。⑴.喷嘴的结构。 ⑵.喷嘴在塔内的布置。⑶.喷射方向。 ⑷.喷射速度。
除雾器的设计与选择
当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时 （约130%），抽出一部分送往石膏处理站，制成 工业石膏。同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保 持吸收剂浆液的pH值。 石膏浆液 一级脱水（含水量达到40%） 并用新鲜水冲洗 真空皮带脱水（含水率达 到10%以下），以便进一步利用。 吸收后烟气 除雾器 气-气换热器升 温 排入大气。 定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系 统水平衡。
用水吸收一般被认为是物理吸收过程，过程 的机理可用双膜理论来分析。
气液界面 SO2扩散方向
气相主体 气膜 液膜
液相主体
双膜理论示意图
根据双膜理论， SO2以分子扩散的方式通 过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。 研究发现，SO2在气相中的扩散常数远远大于 液相扩散常数，所以SO2传递的阻力主要集中 在液膜。 为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进 行，工程上采用了两项措施：1.增加液气比， 并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小， 以增大气-液传质面积；2.在吸收液中加入化 学活性物质，本工艺是加入了CaCO3。
氨法工艺与石灰石
氨法工艺与石灰石—石膏工艺非常类似,它们一样把脱硫剂喷入烟气中,同样采用强制氧化工艺生成有用的副产品,但回收的效果不一样, 如在一定的条件下,氨法脱硫是一种很有前景的工艺方法. (A) 氨法工艺的初期投资. 1. 仅管氨法工艺类似石灰石—石膏工艺,但生成副产品的要求不一样, 石灰石以半干半湿的石膏(常用真空皮带脱水机来处理), 而氨法脱硫如直接以商品形式出现, 制成干燥的,顆粒狀尿素一样, 它的干燥设备就复杂得多,这使它的初级投资上升. 2. 因为氨水是一种极易挥发的化合物, 所以对储罐, 输送管道会有更高的密封要求, 这也使成本提高. 当然尚包括其它一些技术关键. 综上所述, 氨法系统与石灰石—石膏系统相比, 氨法大约要贵30%--50%左右.(B) 氨法与石灰石—石膏法的操作成本. 不言而喻, 大自然给我们留下来的石灰石是最便宜的成本, 你只要去挖出来就可以了, 就美国而言, 大约$15/吨. 而用(液)氨, 大约$150-200/吨. (C) 回收副产品. 石灰石—石膏法: 就美国市场而言,约$0-$2/吨(98年價). 氨法: 就美国而言, 约$85-150/吨. (D) 实际回收率. 石灰石—石膏法: 1吨石灰石?產生出1.8吨石膏, 即$15?$0-$3.6, 结果亏本$11.4-$15/吨石灰石原料. 氨法: 1吨氨?3.9吨硫酸铵, 即$175(平均值)?3.9 x $117.5, 赚$280. (E) 就中国市场而言(一實際的2x300MW燃煤電廠,煤中含硫1.5%) (1) 成本消耗: 石灰石-石膏法: 人民币30元/吨(電廠當地石灰石价格) 氨法: 人民币300元/吨(28%浓度价) (2) 副产品价: 石灰石-石膏法: 人民币0-40元/吨, 人民币20元/吨(平均价格) 氨法: 人民币800元/吨(硫酸銨) 回收率: 石灰石-石膏法: 1吨石灰石?1.8吨石膏氨法: 1吨氨?3.9吨硫酸铵(一噸28%氨水產生出1.1噸) (3) 回收价值: 石灰石-石膏法: 人民币0-36元/吨石灰石, 至少亏人民币30元/吨,或只賺6元/噸.问题:系统难以保持水平衡，存在废水排放问题，副产品回收率低；脱硫剂消耗量大，运行成本高，烟气排放时夹带大量游离氨；循环吸收液中的硫酸铵浓度很低，需要大量的外供蒸汽，强行蒸发浓缩结晶，流程复杂、投资高、能耗大；设备腐蚀严重、自动化操作水平低下，装置不能连续运行等。
石膏与石灰石品质的分析方法
石膏品质的分析方法亚硫酸盐含量的测定1 原理在酸性条件下，亚硫酸盐被碘氧化为硫酸盐，过量的碘用硫代硫酸钠标准滴定，根据硫代硫酸钠标准的用量可以计算出石膏中亚硫酸盐的含量。
反应议程式如下： Na 2SO 3+I 2+H 2O=Na 2SO 4+2HI2Na 2S 2O 3+I 2=Na 2S 4O 6+2NaI2 试剂2.1 盐酸（体积分数为50%）：用等体积盐酸与等体积去离子水混合。
2.2 碘溶液(0.05):称取13g 固体碘及35g 碘化钾于烧杯中，先用少量去离子水溶解后，移入1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，贮存于棕色瓶中。
因为碘溶解缓慢，不能用加热方式让样品溶解，以免碘升华。
2.3 淀粉指示剂（1%）2.4 重铬酸钾（1/6K 2Cr 2O 7=0.25mol/L ）：称取预先在120℃下烘干2h 的基准或优级纯重铬酸钾12.258g 溶于少量水中，移入1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。
2.5 硫酸（2 mol/L ）：量取110ml 硫酸慢慢加入到去离子水中，稀释到1000ml ，摇匀。
2.6 硫代硫酸钠（0.1mol/L ）：称取26g 硫代硫酸钠溶于去离子水中，移入1000ml 容量瓶中，用煮沸并冷却后的去离子水稀释至刻度，摇匀，贮存于棕色瓶中，放置过夜。
待标定。
硫代硫酸钠的标定：称取1g 碘化钾加入250ml 碘量瓶中，加50ml 水，加20ml 硫酸（2 mol/L ），10ml 重铬酸钾（1/6K 2Cr 2O 7=0.25mol/L ），摇匀密塞。
放暗处静置5min 后，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加1ml 淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失。
记录硫代硫酸钠溶液的体积。
硫代硫酸钠溶液的浓度：2125.0322V V C O S Na ⨯=式中： 322O S Na C —硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L ；1V —重铬酸钾标准溶液的体积，ml ；2V —消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml 。
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石灰石石膏法和氨法比较(z j h)
石灰石/石膏法和氨法比较
一、概述
工业锅炉脱硫方法多种多样，有已在火电厂、工业锅炉中得到普遗应用的石灰石/石膏法烟气脱硫技术,也有国内刚刚兴起氨法脱硫技术。
现已本工程脱硫项目为例,从方案可行、技术可靠、经济可比的原则进行论证。
二、技术方案介绍
1.石灰石/石膏法工艺流程
石灰石/石膏法烟气脱硫技术是一种发展最成熟、在全球范围内广泛应用(市场占有率90%)的烟气脱硫技术。
该工艺以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤, 发生反应，去除烟气中的SO2，反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含2 个结晶水的硫酸钙（石膏），脱硫后的烟气从烟囱排放。
脱硫装置工艺系统主要包括：烟气系统、SO2 吸收系统、石灰石破碎及浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水及废水处理系统。
主要设备包括：烟气挡板门、吸收塔、氧化风机、循环浆泵、真空皮带脱水机等。
2.湿式氨/硫铵法工艺流程
氨法脱硫技术，除用氨水作洗涤剂以外，其运行方式与石灰石/石膏法相似。
从引风机来的烟气，进入脱硫塔浓缩结晶段，经过洗涤、降温、增湿后进入上部吸收段；在吸收段，烟气经氨水吸收液循环吸收SO2 生成亚硫酸铵；脱硫后的烟气经除雾，使烟气中水雾小于75 mg/m3，净化、除雾后的烟气经热空气及烟气加热器升温至75℃左右送入烟囱排放。
吸收剂氨与吸收液混合后进入吸收塔。
吸收烟气中SO2形成的亚硫酸铵在吸收塔底部被鼓入的空气氧化成硫酸铵溶液，硫酸铵在塔内结晶，含固浆液经过滤离心机分离得到固体硫酸
铵，固体硫酸铵进入干燥器干燥后，进入料仓和包装机，即可得到商品硫酸铵。
母液回塔。
氨法脱硫系统包括脱硫装置和硫酸铵后续处理装置。
其中：脱硫装置的主要设备有吸收塔、
烟道、挡板门、循环泵、氧化风机、氨水槽及氨水泵、工艺水箱及水泵，附属管道、阀门及控制仪表等。
硫酸铵处理装置的主要设备有旋流器、离心机、干燥机、包装机、附属的管道、阀门及控制仪表等。
三、方案技术比较
1、方案比较的原则
方案技术比较按照处理烟气量40万Nm3/h，燃料含硫量1％，烟气SO2含量1600 mg/Nm3，脱硫效率90％，机组年运行6800 h计算。
经济比较按照工艺水1.5元/t，电0.25元/kWh，蒸汽100元/t，石灰石80元/t，液氨2500元/t，脱硫副产品硫酸铵化肥600元/t．二水石膏50元/t计算。
2、方案技术参数汇总(见表1)
3、方案经济比较(见表2)
4、两种脱硫技术综合评价 (见表3)
表1 技术参数比较
表2 经济比较 (+:收入 -:支出)
表3 两种脱硫技术综合评价
附件一：本工程理论最佳硫酸铵品质计算
1、计算依据见表1，脱硫效率以95%，煤中硫转化率为90%，脱硫塔除尘
效率为75%硫酸铵的氧化效率为98%计
2、计算过程
塔内每小时SO2脱除量（kg）:12.5*2*1%*0.95*0.9*1000*2=427.5（kg）塔内每小时(NH4)2SO4产生量:427.5*132/64*0.97=855（kg）
塔内每小时粉尘累积量: 278500*120*0.75/106=25.1kg
硫酸铵的品质：855/（855+25.1）=97.1%
硫酸铵中N含量：28/132*0.971=20.7%
3、根据计算：理论上副产品符合GB356-1995硫酸铵合格品要求。
由于本
工程进口SO2较低，所以粉尘对硫酸铵品质影响较大。
当粉尘浓度大于多少？或SO2浓度小于多少，硫酸铵品质很可能达不到相关的标准。
4.对比水泥缓凝剂对脱硫石膏的要求，最低三级品只需二水硫酸钙成分大于60%即可，所以二水硫酸钙的应用范围场合与较多。
四、结论
湿式石灰石/石膏法脱硫工艺系统不仅投资小，而且吸收剂价格低，运行费用低，副产物处理方便，其经济性是比较合理的。
氨法脱硫由于吸收剂液氨价格贵，其运行成本高，即使副产品可销售，其脱硫成本仍然较大。
且硫铵价格受品质影响较大，所以氨法脱硫具有较大的市场风险性。
如业主有来源稳定的废氨水，且不用考虑硫酸氨的再利用问题的话，简易氨法也是一个不错的选择。