论石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术

蒋会杰

摘 要：当前，企业的环保功能日益成为国家经济可持续发展的必备要素，在电厂锅炉烟气排放中，控制SO2的排放一直为各国在环保及经济领域的重要研究课题。石灰石-石膏湿法脱硫工艺是当前国际上应用最广泛的烟气脱硫工艺。本文介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的生产工艺、反应机理及其在我国的发展应用。

关键词：脱硫技术；烟气脱硫装置；二氧化硫；石灰石；吸收塔

我国火力发电厂以煤炭为主要能源，因此由SO2的排放而产生的酸雨对我国的生态环境造成了极大的危害，当前，我国火力放电厂减少SO2排放的主要有煤炭洗选，洁净煤燃烧技术及烟气脱硫等方法。对于煤炭中的无机硫，通过煤炭洗选即可满足除硫需要，而对于其中的有机硫分，目前使用较为广泛的为烟气脱硫技术。

1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺介绍

石灰石--石膏湿法脱硫原理是SO2在吸收塔内与吸收剂的气液传质过程，在整个反应过程中，吸收剂通过吸收，吸附，氧化还原等反应而分离生产出脱硫产物。

其工艺流程为：从锅炉出来的烟气首先经过电除尘器进行除尘，去除烟气中的大颗粒状物质，经除尘后的烟气在增压风机的作用下进入到吸收塔中，同时，将石灰石粉制成浆液，并将此浆液通过气-气换热系统进行降温，降温后的浆液通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中。在吸收塔内烟气向上流动，浆液向下流动，两种物料在吸收塔内进行逆流接触混合，此时，SO2与浆液中的碳酸钙相接触，在空气作用下进行化学反应，形成石膏（CaSO4·2H2O）。

整个过程中，循环浆液被循环泵连续不断的向上输送到喷淋层中，喷淋层设置有多层浆液喷嘴，根据锅炉烟气量开启相应的层数，浆液通过喷嘴喷出，在喷嘴的雾化作用下，气液两相物质充分混合。每个循环泵与各自的喷淋层相连接，形成循环泵与喷淋层相对应的单元制结构。

在吸收塔底部，石膏浆液泵将二氧化硫与石灰石浆液反应生成的石膏浆液送入石膏脱水系统，形成可利用工业石膏。同时净化后的烟气经过安装在吸收塔出口管道上的两级除雾器将所携带的浆液雾滴去除，除雾器由聚丙烯材料制成，在吸收塔入口烟道处安装有工艺水冲洗系统，通过设定特定程序，连续不断的用工艺水对除雾器进行冲洗。

经过除雾后的烟气通常被冷却到水蒸气的饱和温度，约五十度左右，通过气-气换热系统将烟气加热到八十度以上，以保证烟气能充分扩散，并防止低温烟雾的下降，最后，洁净的锅炉烟气通过烟道进入烟囱而排向大气。

2 脱硫过程主反应

（1）锅炉烟气中的SO2与水化合形成亚硫酸，亚硫酸电离成为氢离子和次硫酸根离子。

（2）次硫酸根离子与空气中的氧气反应，氧化生成硫酸根离子。

（3）吸收剂中碳酸钙在氢离子作用下，形成钙离子。

（4）钙离子与硫酸根离子在混合溶液中形成微溶物硫酸钙

（5）硫酸钙在浆液中在达到过饱和状态时，结晶形成石膏（CaSO4·2H2O）。

在反应过程中，一般通过调节注入石灰石浆液的量来控制pH值在5.5—6.2之间。

3 石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺优点

石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫是当前各火力发电厂使用最广泛的脱硫技术。近年来，随着各地对此工艺的投入及使用，其在环保、成本、使用操作方面优势愈发明显：

（1）高达95%的脱硫效率，很好的解决了煤电企业经济发展与环境保护之间的矛盾。

（2）吸收塔处理量高，满足锅炉烟气的排放标准；

（3）满足所有含硫煤煤种的烟气排放，适用面广范；

（4）吸收剂为石灰石，成本低，易获取；

（5）技术较为成熟，设备运行可靠性高；

（6）脱硫形成的副产物石膏可以进行工业利用，提高了经济效益。

4 石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺在我国的发展应用

近年来，我国烟气脱硫技术发展很快，湿法烟气脱硫比例达到85%，已投运的烟气脱硫FGD装置多以进口为主，FGD技术国产化工作近几年进展较快，其中一些脱硫工艺装置已进入工业化和商业化阶段。

上世纪九十年代初，我国首次在重庆一电厂的发电机组上安装了由日本三菱公司研发的一套石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置，每台脱硫装置设计处理烟量为108.7万立方米/小时，燃煤含硫量為4.02%，入口烟气二氧化硫浓度约为3500ppm，脱硫率大于95%。脱硫吸收剂为石灰石粉，并利用脱水机对脱硫石膏进行脱水处理。且该厂二期工程2台360MW机组仍采用石灰石-石膏湿法脱硫装置，并于2000年建成投入运行。另外，重庆发电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂，广东瑞明电厂、贵州安顺电厂、北京石景山热电厂等均使用石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺，并且，随着我国科学技术的不断发展，近年来我国工程技术人员在充分消化吸收国外先进脱硫技术的基础上，通过自主知识产权的新型脱硫装置得到了快速的发展。

5 我国烟气脱硫技术的发展论述

我国是煤炭生产大国，煤炭被广泛应用于电力、化工等领域，其在我国电力系统的使用直接影响国家的经济发展，而在日益已环境保护主题的今天，电厂锅炉排放的二氧化硫成为当前环保工作的恶疾。因此如何平衡经济发展环境保护，寻找双赢点是我国企业未来发展的方向。在烟气脱硫系统中，具有较高脱硫效率和较低投入成本的石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺成为当前锅炉烟气脱硫的主流工艺。然而石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术是切实可行的，但鉴于我国的经济技术条件，且在根治二氧化硫方面起步较晚，投资大量的财力物力去发展改进此工艺，仍有较多问题需要去克服，如在吸收塔内，由于反应物质及中间产物的腐蚀性，设备的防腐需要较高的要求，但当前国外的防腐材料较为昂贵，通过技术条件提高国产防腐材料研究是当前国产脱硫技术需要解决的问题。当前，国内的脱硫技术多为从国外引进，如何将工艺技术吸收并大胆创新，结合运行实践及国内的经济条件，形成符合中国企业推广使用的脱硫工艺装置也将是我国未来脱硫产业发展的重心。同时，加强政府部门的监管力度，政府相关部门应该积极协调，并制定切实有效的应对措施来处理脱硫产业爆炸式发展，通过制定相关规范，设定严格的准入门槛，制定相关的法律法规，依法对脱硫设施的运行进行监管，才能真正开辟一条适合我国国情的环保之路。

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