TheChloralkali/Sodium-sulfateFGDSystem
深圳柯雷恩环境科技有限公司郑智慧覃征远
ShenzhenCleanEnvironmentalScience&TechnologyCo.LTD
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摘要：深圳柯雷恩环境科技有限公司开发的氯碱/硫酸钠法烟气脱硫专利技术，是一种用于治理火电厂烟气脱硫的先进技术。它由三个工业上成熟的工艺即氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产品处理等模块优化组合而成。该技术克服了以往脱硫技术中存在的投资巨大、运行成本高昂的问题，达到了技术成熟可靠、投资低、运行费用低并有运行利润、脱硫效率高、无二次污染等积极效果，使火电厂烟气脱硫装置由企业的沉重负担变为企业新的利润增长点。还可根据火电厂的周边环境调整生产不同种类的副产品（全部为大宗化工原料），适应性强，是火电厂脱硫工程的最佳实用技术，目前该技术处于国际领先水平。投资1.85亿元的30万千瓦机组示范工程项目正在国家经贸委立项，项目实施投产后，副产品的销售、燃料费用的节省及国家有关政策的税费支持，可以使该项目当年收回投资。
Abstract:Thechloralkali/sodium-sulfateFGDsystem,developedandpatentedbyShenzhenCleanEnvironmentalScience&TechnologyCo.LTD,isanadvancedFGDtechnologyforpowerplant.Combinedbythreemodules:preparationofsodiumhydroxide,desulfurization,by-producttreatment,itovercomesthedisadvantageofhighcapitalinvestmentandhighoperationcostintraditionalsodium-basedFGDsystem,andachievesindustrialmaturityandreliability,lowcapitalinvestment,lowoperationcost,highefficiencyindesulfurization,non-pollution,andhasthecharacterofadjustingby-productsintodifferentkindsofchemicalrawmaterialsaccordingtothesurroundingenvironmentofpowerplant.Itturnstheheavenburdenofdesulfurizationinpowerplantintonewprofit-makingopportunities.Withitsoutstandingcharacterandexcellentadaptability,thechloralkali/sodium-sulfateFGDsystemisthebestchoiceforpowerplants.A300MWunitdemonstrationproject,investedofRMB180million,isapplyingfortheapprovalofNationalEconomic&TradingCommittee.Aftercalculatingtheprofitofby-products,savingcostofcoal,andtaxpoliciessupportedbygovernment,thedemonstrationprojectcanregainitsinvestmentinoneyear.

一、前言
各位领导、来宾，你们好！
很荣幸今天能有机会在这里向大家介绍深圳柯雷恩环境科技有限公司专门为火电厂烟气脱硫而开发的氯碱法系列烟气脱硫技术。
首先，我将简要介绍一下开发这一烟气脱硫技术的背景。
随着我国经济的高速发展，占一次能源消费总量75的煤炭消费不断增长，燃煤排放的二氧化硫也不断增加，连续多年超过2000万吨，导致我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。酸雨影响的面积已占国土面积的30，华中地区酸性降水频率超过90。二氧化硫对我国国民经济造成的直接经济损失已占GDP的2，GNP的3，严重地阻碍了我国经济的向前发展。

为了使我国国民经济能够健康而有力地向前发展，党中央国务院提出了可持续发展战略目标。其中首当其冲的就是大气污染防治工作。大气污染防治法的最后修订，为治理大气污染的治理提供了有力的支持。而治理二氧化硫和控制酸雨又是大气污染防治工作的重中之重。但火电厂二氧化硫的治理一直是世界性难题。因其一次性投资巨大（约是电厂总投资的1/3-1/4），运行成本高昂，容易造成二次污染。就像美国那样的发达国家，其火电厂加装脱硫装置的也不过才30。由此可见，火电厂脱硫的难度，主要还是集中在造价和运营成本上。采用高科技手段，降低造价和减少运营成本成为最为关键的问题。对此，全世界这方面的科学家和有关机构一直在不断地探索和研究。我公司开发的氯碱法系列脱硫技术，从根本上解决了这些的问题，使火电厂的脱硫在真正意义上进入了一个崭新的时代。

二、常用脱硫方法简介
（关于国内外常用的脱硫方法和这些方法所存在的问题，在我公司提交的会议论文上已经有了叙述，而且在座的各位都是这方面的专家，所以我在这里就不重复论述了，下面将重点介绍一下我公司开发的氯碱法系列脱硫技术）
国内外目前普遍采用的脱硫方法可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三大类。环保网
燃烧前脱硫，是采用洗煤等技术对煤进行洗选，将煤中大部分的可燃无机硫洗去，降低燃煤的含硫量，从而达到减少污染的目的。

燃烧中脱硫（即炉内脱硫），是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂，在燃烧时脱硫剂将二氧化硫脱除。典型的技术是循环流化床技术。

燃烧后脱硫（即烟道气体脱硫），是在烟道处加装脱硫设备，对烟气进行脱硫的方法，典型的技术有石灰石-石膏法，喷雾干燥法，电子束法，氨法等。

烟道气体脱硫是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式，90以上的国内外火电厂脱硫技术均采用石灰石-石膏法。
三、常用脱硫方法存在的问题
常用的湿式石灰石-石膏的烟道气体脱硫方法，投资成本高、系统维护量大，多数情况下副产物石膏的纯度、含水率满足不了商品石膏的要求，只能抛弃，形成二次污染，增加运行成本。其他的脱硫方法，或脱硫效率不高、或一次性投资过大、或运行成本过高、或有二次污染，种种原因制约了这些方法的推广使用。

以引进设备为主的SO2控制技术，对我国这样的发展中国家和世界上绝大多数的国家，都存在“建不起”也“运行不起”的严重障碍。不少用户存在应付环保检查的心理，脱硫装置仅在有关部门进行监督检查时才使用，平时仅当摆设。但随着我国环保执法力度的加大，这一现象会得到遏制。
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四、氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术

4-1：氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术简介：

开发出一种低投资，低运行费，高效益、适合国情的实用技术，是脱硫行业未来的发展方向。氯碱法脱硫技术，是深圳柯雷恩环境科技有限公司针对目前脱硫工艺中存在的诸多问题而开发出的脱硫及脱硫后产物处理的符合中国国情的专利技术，它是由十多项发明专利技术组合而成的系列烟气脱硫技术，计有四种工艺路线，即氯碱/硫酸钠法、氯碱再生法、隔膜再生法、双膜再生法等。该系列技术适于湿法烟气脱硫，尤其是用电成本低廉的场合，如大型电站锅炉的烟气脱硫。

整个系列脱硫技术的副产物为高品质的大宗化工原料，即氯气、氢气、硫酸钠（元明粉、芒硝）、液体二氧化硫，均具有很高商业价值。另外，本脱硫系统还可以根据火电厂的周边营销环境调整副产品的产出物，如产出盐酸、发烟硫酸、过氧化氢（双氧水）等多种标的产品，以适应不同的客户需求。

今天我着重介绍一下为我们的示范工程江西丰城发电厂（4台30万千瓦的机组）的#4机组量身定制的氯碱-硫酸钠法烟气脱硫技术。丰城发电厂位于赣江边上，地处江西煤矿基地丰城矿务局所在地，离全国著名的年产30万吨精制盐的江西盐矿仅30公里，近在咫尺，铁路、公路等交通发达。这给我们的氯碱硫酸钠法烟气脱硫技术的应用，提供了得天独厚的条件。

氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术由氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产物的处理等三个模块组成。

在氢氧化钠制备模块中，采用化工上典型的传统工艺，以食盐作为原料，利用离子膜制碱的方法制取脱硫剂氢氧化钠溶液。

在脱硫洗涤模块中，采用传统的湿式钠法烟气脱硫洗涤技术。以NaOH溶液为脱硫剂对含有二氧化硫的气体进行脱硫洗涤。

在副产物处理模块中，脱硫废水经预处理后，采用酸解的方法析出高浓度高纯度的二氧化硫，以保证副产品的工业价值。酸解后生成的硫酸钠经过处理后加工成工业元明粉。
脱硫整体工艺流程详见我公司提交的会议论文中的附图。
4-2：氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术有以下优点：
1：脱硫效率高。由于本技术所采用的脱硫剂是强碱性的NaOH溶液，它是一种众所周知的脱硫效果最佳的脱硫剂。在脱硫设备和脱硫工况等条件相同的情况下，其脱硫效率比其他脱硫剂如石灰石等显著为高。国外用NaOH溶液对脱硫设备进行脱硫效率的实际测试结果中表明，单级脱硫效率超过99。
2：投资低。在30万千瓦的机组燃用3的高硫煤情况下，包括脱硫剂制备、脱硫洗涤、副产物处理等所有项目在内，其总投资约1.85亿元，单位投资指标约为617元/KW。ttp/www.

3：运行成本低。常规钠法脱硫的最大缺点是运行成本高。在我公司开发的氯碱/硫酸钠法技术中，由于采用了电厂的廉价电力作为脱硫剂氢氧化钠制备的能源，同时减少了NaOH的蒸发固碱工序，减少了包装运输的费用，从而大大减低了NaOH的获取成本，使常用钠法脱硫洗涤技术运行费用大大降低而得以推广应用。综合计算副产品的销售收入后，整个脱硫系统将会有很大运行利润。

4：系统故障低。由于采用钠法脱硫洗涤，脱硫洗涤流程中生成的均是可溶性物质而非不溶性的硫酸钙，避免了石灰石/石膏法中常遇到的堵塞、结垢等问题，同时还可以简化洗涤塔的构造。国外钠法洗涤脱硫系统的运行结果表明，其故障率明显比石灰石/石膏法为低。
5：不形成二次污染。氯碱/硫酸钠法所形成副产物的纯度和品位均达到商品化的要求，而且均为高品质的大宗工业原料，销售容易。整个过程不形成对环境造成二次污染的废弃物，避免了石灰石/石膏法中石膏（多数石膏无法商品化）的堆放抛弃问题。

6：氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的三个模块中，各个模块的设备和技术都是成熟和常用的。

4-3：成熟的工艺

深圳柯雷恩环境科技有限公司在进行烟气脱硫技术的开发中，采取了独特的研发思路，即避免采用不成熟技术，尽可能采用现有的已成熟技术进行优化组合，从而缩短开发到实际推广应用的时间。氯碱/硫酸钠法是一种非常成熟的技术，其特征在于并不追求某个单体模块技术的突破，而将各个成熟的技术在独特的工艺下有机组合而成。它的三个模块在各自的行业中均有相当规模的工业运行业绩。

A：氢氧化钠制备模块。该部分完全套用现有的氯碱行业电解制碱的工艺及设备。30万千瓦机组燃用3高硫煤时，需要的氢氧化钠的产量为4万吨/年，而国内化工制碱的相应规模已经达到年产六十万吨的级别，如上海氯碱总厂等。因此，氢氧化钠制备的工艺模块在工业应用中是成熟的和可靠的。

B：脱硫洗涤模块。该模块可以套用现有的湿式钠法脱硫洗涤塔的工艺和设备，在国外，钠法洗涤脱硫工艺已经达到配套70万千瓦机组处理气量的工业应用业绩。世界上一共有25座钠法脱硫装置，1个在日本，2个在德国，22个在美国，如JIMBRIDGEPLANT等。所以，脱硫洗涤模块可以引进，其工业成熟性不容置疑。我公司在与国内外数十家脱硫设备供应商进行洽商后，得到了多家著名脱硫公司的大力支持，经我公司的遴选（遴选的前提是在示范工程后必须实现脱硫塔的国产化），在满足我方技术要求的前提下，初步选定了四家。在此我谨向对给我公司提供了工艺设计方案的加拿大TURBOSONIC公司的艾尔博先生、石川岛的田丸忠义先生、美国盛艾尔浦公司的熊天渝博士、美国孟山都公司的亚太区总监金伟先生和孟山都中国的陶启潜先生等人表示感谢。环保SOSO,http://
C：副产物后处理模块。硫酸钠（又称元明粉或芒硝）制备工艺是广泛应用的化工工艺，30万千瓦电厂机组燃用3高硫煤时，配套硫酸钠装置的规模约为年产10万吨，产品为工业A级。而国内超过此规模的厂家就有很多，如四川眉山芒硝厂已经达到50万吨/年的规模。所以，该模块的工业成熟性是不容置疑的。
环保商贸网
由上述可见，氯碱/硫酸钠法脱硫工艺的三个模块在其各自的领域内均有相当规模的工业业绩，而且三个模块的连接工艺参数也是前后衔接吻合，因此可以认定本技术在工业实际操作中是成熟的。循照本脱硫技术的工艺路线，其成熟可靠性完全可以摆脱小试—中试—示范工程的开发过程，直接应用于示范工程中，其工业设计可行性已经得到了国内多家部委级工业设计院的认可。目前，中国成达化学工程公司（原化工部八院）正在就此项目编制项目建议书（预可研），将上报国家经贸委立项。
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五、氯碱/硫酸钠法经济技术指标
氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的工艺原理和技术可行性满足了工业的要求，其经济指标将成为本技术能否推广应用的关键因素。下面就本技术的投资和运行成本进行估算，所有数据均采自三个模块的工业实际数据。下面以丰城发电厂#4机组的为例进行估算。

5-1：以30万千瓦电站机组燃用含硫量3的煤时投资脱硫系统为例，估算投资成本及工程报价(公用工程依托原有电厂)

1、氢氧化钠制备模块：采用离子膜电解槽工艺，产量为5.52T/H（折合约年产3.6万吨100的NaOH）。投资约6000万元。
2、脱硫洗涤模块：处理烟气量为120万Nm3/H，投资约6000万元（国外引进）。脱硫洗涤塔的设计和选型应避免更换或增加引风机，否则投资成本会相应增加。
3、硫酸钠处理模块：年产10万吨元明粉制取装置，总投资约4500万元。
4、其他及不可预见费用：约2000万元。环保商贸网
5、成本总额约为：18500万元
5-2：以30万千瓦电站机组燃用含硫量3的煤时脱硫系统为例进行运行成本估算：(机组设计年利用小时为6500小时)

A：运行费用
1：氢氧化钠制备的运行费用：按886.66元/吨的单位工业指标计算，其年运行成本约为3182万元。
2：脱硫洗涤的运行费用：按发电的燃料成本0.10元/度进行计算，其年运行费用约为362万元。环保SOSO,http://
3：副产品如硫酸钠等处理的运行费用：1690万元/年

总运行费用：5234万元

B：副产品的销售收入
1：氯气（31250吨/年）：目前，国内氯气市场情况良好。氯碱化工行业的基本经营情况是靠销售氯气以维持利润，而氢氧化钠则降价销售，能保本或有少许亏损都在所不计。所以，氯气的市场不成问题。按市场价1900元/吨计，年净收入达5937万元，即使按市价70即1,350元/吨计,年销售收入也有4219万元。环境技术论坛
2：氢气（948吨/年）：考虑到目前氢气销售前景不明朗以及初投资的因素，暂不将氢气计入销售收入范围。但该部分的市场潜力是非常广阔的，按现在气站的销售价格10万元/吨计算，就约有9480万元的潜在效益。就算在气站销售困难，可以再追加投资7000万元，用氢气去生产浓度为35的双氧水，产量约4万吨/年，按目前双氧水的市场价格1900元/吨计算，销售收入为7600万元/年，年净收益约5000万元。我们拟在其后的#1机组改造时，将2台装置产生的氢气并用，投资1亿元左右，即可形成年产8万吨的双氧水的生产能力，形成规模生产的优势，届时可实现年利润1亿元左右，当年收回投资。双氧水主要应用于纺织造纸行业的环保型漂白剂，国内造纸厂采用双氧水漂白工艺的不足2，而欧美发达国家由于漂白质量和环保的要求，采用双氧水漂白工艺的已经达到75以上，这是一个非常大的双氧水潜在市场，上海年初刚投产了一个年产10万吨的双氧水装置。随着中国加入WTO，质量的要求和环保的要求将是越来越多的厂家采用双氧水漂白工艺，其销售前景将非常乐观。另外，如果电厂周边有石化企业，石油裂解和加氢需要的大量氢原料，氢气可以就近销售，那会有很大的收益。

3：液体二氧化硫（14976吨/年），目前国内市场容量约为22万吨。按市场价1200元/吨计算，年净收入为1800万元。即使按市价70即800元/吨计,年销售收入也高达1198万元

4：元明粉（99840吨/年）：目前国内稍具规模的元明粉厂家，销售及出口的形势非常乐观，年产50万吨四川眉山芒硝厂，产品供不应求，生产定单今年8月时就已经排到年底。元明粉的出口FOB价约每吨65美元，加上退税约690元人民币/吨，（在这里我们按600元/吨计算），年净收入可高达6000万元。即使按市价70即420元/吨计,年销售收入也有4200万元。

以上三项相加，年总的净销售收入13737万元。
C：运行费用平衡
脱硫系统运行的经济收益：收入-支出=13737-5243=8503万元（即使按市场价的70计算，也有4374万元的销售收入）
现电厂目前燃用的是晋北低硫煤（热值约5500大卡），每吨260元，投入本脱硫系统后改烧当地含硫量约3的高硫煤（热值5600~6000大卡），价格150元/吨。考虑到电厂的购煤差价（高硫煤和低硫煤的差价），按每吨110元差价计算，按现在每台机组年耗煤量86万吨计算，年减支出将高达9570万元。此时的经济效益更为可观。

火电厂燃料成本占每度电的52，这对今后电厂厂网分开后的竞价上网产生极大的竞争优势。对于丰城电厂#4机组300MW的电站锅炉，采用氯碱/硫酸钠法脱硫技术，每年有约18073万元的实际纯收益。根据国家有关文件的精神，我国将向欧美等发达国家学习，由政府补贴使用高硫煤的价格补贴，人为拉大高硫煤和低硫煤的差价，以鼓励电厂增设脱硫装置并燃用高硫煤。因此，高、低硫煤的差价将会更大，电厂收益会更高，这也符合集中整治的环保政策。
而且，国家目前对电厂投资脱硫设备予以政策倾斜，其中有示范工程进口设备免税、设备投资的40金额可以从所得税中返还，即获得国家退税补贴5600万元（设备投资1.4亿元的40），相当于电厂获得年总收益2.3673亿元，不到1年即可收回全部投资并有赢余。按设计寿命20年计，将会使丰城电厂#4机组成为新的利润增长点，将超过机组本身的发电收益。另外，还有允许电厂多发电上网、从排污费中返还补贴、以及贴息等等政策优惠，电厂实际收益将更大。即使不是示范工程而作为商业装置，而且副产品按市场价格的70来计算，也能在20月内收回全部投资。所以，丰城电厂#4机组增设氯碱/硫酸钠法烟气脱硫装置，无论从社会效益还是企业经济效益来说，都是一件利国利民的事情，它使火电厂烟气脱硫从企业的沉重负担转化为新的利润增长点，摆脱以往电厂不愿使用脱硫装置的被动局面，进入一个崭新的阶段。