火电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术工艺设计与应用研究

陈晨

【摘 要】当前世界上应用最为广泛的FGD工艺叫做“石灰石/石膏湿法烟气脱硫”工艺，但是这种工艺的运行与投资以及维修投入都较高，一定程度上对于我国火电厂中的具体使用产生了阻碍。所以十分有必要对于石灰石/石膏湿法烟气脱硫的工艺技术进行优化设计与处理，并最大化的合理配置设备，降低初始投资以及维修的预算，节约对于场地的利用之外还可以有效推动我国火电厂中FGD工艺的实践与发展。

【关键词】石灰石/石膏湿法；优化策略；工艺技术

一、我国污染现状及现有脱硫方法综述

（一）我国大气污染的现状和特征

对于人类来说，空气是最为技术和重要的生活环境之一。地球上的生物都需要进行呼吸从而维持生命。而从古至今人类的发展、生产以及生活的活动逐渐加剧，对于大气所产生的影响也逐渐超出了大气的自净能力，这时候的污染就会对地球的大气产生十分严重的影响。虽然在改革开放之后我国对于大气环境的处理实施了一系列的政策，但是城市化急剧发展的现状导致城市的污染已经变得十分严重，大中城市的人们也是长期生活在浑浊、烟尘聚集的环境中。

（二）酸雨的主要危害

因为酸雨对于湖泊、植物以及动物的生长生活都有着较大的影响，对于自然生态而言有着不容小觑的影响，生态系统的平衡也会受到其影响。酸雨首先影响的是地表的植物系统。植物对于酸雨的反应更多是集中在叶片，其将会导致叶片的光合作用能力降低，抗病虫害的能力逐渐降低，林木的生长整体变慢，生态系统也遭到一定的破坏，对于工农业的生产来说都有着一定影响。并且随着科学技术的发展，当前已经可以确认大气中的SO2和一些氮氧化物是最大的危害物质。

（三）我国现有的湿法FGD技术脱硫方法

在我国，湿法FGD已经有着数十年的发展历史，在工艺发展技术上也是逐渐成熟的。在国外的应用工艺技术中，大部分也都是湿法FGD的技术。而湿法FGD工艺会随着吸收剂不同的使用方法有着不同的工艺，较为常见的有石灰石/石膏烟气脱硫法以及海水脱硫法这两种。前者对于吸收剂的资源来说获取十分丰富，并且成本较为低廉，是世界上应用十分广泛的烟气脱硫法。

1.石灰石/石膏法

“石灰石/石膏”烟气脱硫的工艺主要使用氧化钙作为吸收剂，在湿式洗涤塔中进行二氧化硫的吸收，这项工艺发展至今是十分成熟的，并且运行的安全系数也十分高，整体脱硫的效率高达百分之九十五，并且能耗较低，成本也较为低廉，吸收之后的废渣也可以进一步进行化工回收，对于实践使用有着十分大的好处，但其劣势也就在于其基础建设资金较大，要占到电厂总投资的百分之二十，吸收剂的原料消耗十分大，运行的费用也较高。

2.海水脱硫法

在自然界，海水一般是处在PH为7.8到8.3之间的数值，这是偏碱性的环境，因而其对于酸性气体（包括SO2）来说有着较强的吸收能力。海水脱硫的工艺可以按照是否有化学物质吸收来区分，一部分不去添加化学物质，知识将海水作为吸收液，另一部分就是在海水中进行吸收液的加工，通过人工调整进行脱硫。

二、典型石灰石/石膏湿法设备及系统

（一）石灰石/石膏湿法系统的吸收原理及工艺流程

所谓石灰石/石膏的湿法烟气脱硫工艺，其原理也就在于将石灰石或者常见的石灰作为脱硫的吸收剂，石灰石可以经过破碎碾磨之后与水进行混合制成吸收浆液，而在石灰作为吸收剂的时候，石灰粉进行一定的消化处理也可以加水进行吸收剂的混合，在吸收塔内，烟气和吸收液相互混合，产生一系列的化学反应，最终得到以石膏作为主要反应的产物。

（二）吸收系统

当前我国FGD的工艺设备较多依旧使用单塔单炉的布置模式，一个机组中中锅炉的烟气也是在一体化的塔中进行，传统单塔单炉的布置可以有效降低整体费用投入以及能耗的降低，对于后续工艺的检修来说也十分有利。以火电厂中常见的喷淋塔设备作为例子，石灰石的浆液可以通过循环泵來从吸收塔浆液池转移到喷嘴系统中，可以和烟气进行反应，并吸收其中的二氧化硫，在吸收塔的循环浆池中也可以利用氧化的空气通过反应得到产物硫酸钙，进一步在反应池内形成石膏。脱硫之后的烟气夹带液滴将会在吸收塔出口的除雾器中收集，整体的收集系统包括吸收塔、吸收浆液循环、烟气除雾等部分。

三、石灰石/石膏湿法系统设备的选型及优化

（一）吸收系统的设计优化

喷淋塔是能够强化吸收的塔型，这种塔型被应用的也很多，并且在运行、维护等多方面也更加的灵活，其优点主要体现在以下几方面：首先是喷淋塔的逆流方式，这种方式可以通过上升的烟气来在一定程度上拖住小液滴，延长其在吸收区的停留时间，并且逐步加强烟气与吸收剂的接触，提升使用效率；其次是喷淋塔的设计，除了喷嘴之外没有其他过多的设备，可以有效降低结垢的几率，提升设备可用率，并且降低检修的工作程序；最后在于喷淋塔可以设置一定的备用层，在其中适用机组负荷的变化，运行方式也更为灵活高效。

（二）增压风机的优化

增压风机一般的选择是合并引风机与增压风机；另一种是单独的设置引风机和增压风机，前者的初投资以及运行费用可以设置引风机和增压风机，并且占地面积较小，其布置也更为紧凑，但是其对于锅炉的抗爆压力要求较高，本身就存在一定的风险，并且其对于引风机的要求较高，投资也更多。总体而言，前者方案在我国国内的应用是较少的，其可能在一定程度上导致锅炉运行并不安全，并且因为其对于引风机的要求过高，考虑到一系列事故的情况，引风机的出力将会降低，也会影响生产生活实际进程，因此在设计以及使用上更为建议使用成熟稳定的后者。

四、石灰石/石膏湿法工艺运行的发展前景

在火电厂除硫示范性的工程中，虽然设备较为先进稳定，但是无论何种技术都需要进行高额的投资和使用维修费用做支撑，因此开发脱硫的工艺成本较低且安装很简易的烟气处理设备十分重要。而烟气处理设备投资也是除了大多数工艺之外需要耗费较大资金的部分，近年以来我国已经研发了多种新型锅炉烟气除硫方案，并且尽可能的开发新能源来代替旧能源的使用。

五、小结

在我国，湿法FGD已经有着数十年的发展历史，在工艺发展技术上也是逐渐成熟的。在国外的应用工艺技术中，大部分也都是湿法FGD的技术。我国FGD的工艺设备较多依旧使用单塔单炉的布置模式，一个机组中中锅炉的烟气也是在一体化的塔中进行，传统单塔单炉的布置可以有效降低整体费用投入以及能耗的降低，对于后续工艺的检修来说也十分有利。但是这种工艺的运行与投资以及维修投入都较高，一定程度上对于我国火电厂中的具体使用产生了阻碍。

城市化急剧发展的现状导致城市的污染已经变得十分严重，大城市的人们也是长期生活在浑浊、烟尘聚集的环境中，因此在改革开放之后我国对于大气环境的处理实施了一系列的政策，来逐渐减缓这种情况。本文所述的石灰石/石膏的湿法烟气脱硫工艺，其原理也就在于将石灰石或者常见的石灰作为脱硫的吸收剂，在吸收塔内，烟气和吸收液相互混合，产生一系列的化学反应，最终得到以石膏作为主要反应的产物，一定程度上进行烟气的吸收以及处理。

【参考文献】

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[2]郭永华. 火电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术研究及工程应用[A]. 全国电力技术市场协会.第四届火电行业化学（环保）专业技术交流会论文集[C].全国电力技术市场协会：，2013：15.

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