将上述情况放大为一个年烧煤100万t的电厂考察:设煤硫分为2%,其中20%的硫被燃煤灰分本身吸收固定。为了使烟气中的二氧化硫浓度降到国家允许排放标准,还需要脱除50%的二氧化硫,具体量是1万t,氨法工艺需要氨0.59万t;石灰浆湿法工艺需熟石灰4.6万t;炉内喷钙工艺需石粉万t。从产物看,氨法工艺产生2.06万t硫酸铵,无其他废渣;钙法工艺除了以石灰粉为脱硫剂时有部分转化为二氧化碳排空以外,投入的脱硫剂加上被吸收固定的二氧化硫以及在反应中结合的氧元素一起成了废渣,即废渣的量大于投入的脱硫剂量。
氨水在脱硫脱硝工艺过程中可以不断循环,只有反应完成的产物(硫酸铵)才移出系统。从实际经验来看,氨法脱硫脱硝工艺中氨的利用率可达以上,脱硫效率在90%以上、脱硝效率在80%以上。
2.2脱硫剂用量小无废渣废水从反应物质的量来看,吸收1mol的SO2,需mol的NH3。商品液氨的纯度近似达到100%,因此脱硫剂利用率高,脱硫产物量少,易处理。氨法与钙脱硫对比见表1。
从反应生成物看,等摩尔的CaSO4虽只略重于(NH4)2SO4,但钙脱硫剂中的大量杂质和未能有效参与反应的成分必须作为废渣处理,由CaCO3产生的大量CO2也是污染物。
2.3氨法工艺的热利用效率高分别以氨水、石灰、熟石灰和石灰石粉作脱硫剂,吸收1mol的SO2的焓变如下式所示2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)+1/2O2→CaO(s)+SO2(g)+1/2O2→Ca(OH)2(s)+SO2(g)+1/2O2→CaCO3(s)+SO2(g)+1/2O2→可见,以氨为脱硫剂时,热效应最好。
此外,氨剂可达到充分利用,不会无效地带走热量;钙质脱硫剂未有效利用部分(包括其中的杂质和未参加反应的成分)以环境温度进入炉膛或烟道,然后以某一较高温度移出系统,带走大量热能;如果是碳酸钙或氢氧化钙,还将在炉内耗费热能将它们反应转化为氧化钙。
CaCO3(s)→Ca(OH)2(s)→上述有关热量数值列于表2。
表2中是不同脱硫剂吸收1mol二氧化硫的焓变。2molNH3吸收1molSO2,产生热量543.4kJ。
设投入10kg氨,其中9kg参与反应,生热1.4×kJ,1kg升温60℃后移出系统,损耗热量252kJ,此值比产生的热低3个数量级,可以忽略不计。
表中还列出了使用不同钙脱硫剂每吸收1t二氧化硫所投入的无效未利用物重量,以及这些无效物从炉内带走的热量、无效反应吸热及无效热损耗的总量。其中碳酸钙的比热容是近似按氧化钙的比热容计算的,因其实际上在炉内转化成了氧化钙和二氧化碳,而二氧化碳的比热容比氧化钙还高。计算无效物带出热量时,温差也是按60℃计。每吸收1t二氧化硫达2.6×107kJ,已接近1t标煤的热值炉内喷石灰石粉的工艺造成的无效热损耗最大,比氨法大得多。
来源:南京明斯顿能源化工有限公司