石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理

项营　艾羽　王义

摘 要：火电厂的烟气脱硫工艺大体可分为干法、湿法和半干法。其中湿式烟气脱硫中的石灰石法已成为我国火电厂烟气脱硫的首选工艺。本文就石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理进行分析。

关键词：石灰石 烟气脱硫 工艺

引 言

湿法石灰石-石膏法脱硫工艺该技术具有脱硫率高、对煤的适应性好、吸收剂来源广、原料利用率高以及装置运行的可靠性好等優点， 在烟气脱硫装置中占有很大比重。

一、石灰石-石膏湿法脱硫的原理及工艺流程

该工艺利用吸收塔进行脱硫，烟气中的SO2与吸收液中的石灰石（磨细到一定粒度，保证SO2与石灰石有较大的接触面积，以利于脱硫反应的进行）反应生成亚硫酸钙颗粒。主要反应如下：

CaCO3+SO2+ 1/2H2O→ CaSO3· 1/2H2O+CO2

CaSO3· 1/2H2O+SO2+ 1/2H2O→ Ca（HSO3）2

由于烟气中有过剩的氧，会发生如下反应：

2CaSO3· 1/2H2O+1/2O2+3H2O→2CaSO4· 2H2O

吸收浆液被鼓入的空气氧化，最终生成石膏CaSO4· 2H2O：

2CaSO3· 1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4· 2H2O

Ca（HSO3）2+1/2O2+H2O→CaSO4· 2H2O+SO2

石灰石经过破碎、磨细、配成吸收浆液后用泵送入吸收塔顶部。烟气通过风机进行增压，再进入烟气换热器（GGH）进行冷却，然后从塔底进入吸收塔。烟气在吸收塔内与吸收塔顶部喷淋下来的石灰石浆液进行逆向接触，烟气中的SO2被吸收，脱硫后的烟气进入除雾器以去除部分水分，再返回烟气换热器（GGH）进行加热（以利于烟气扩散），最后由烟囱排放到大气中。吸收二氧化硫后的石灰石浆液含有亚硫酸钙和亚硫酸氢钙，送入氧化塔，利用压缩空气进行氧化，氧化生成的硫酸钙经旋流器分离、真空脱水后回收利用，上清液返回循环槽。

二、石灰石-石膏湿法脱硫系统

石灰石浆液制备系统、烟气吸收系统、石膏脱水系统、废水处理系统等，工艺过程中主要设备有升压风机、烟气换热器（GGH）、吸收塔、浆液循环泵、氧化风机、除雾器、石膏旋流器、真空皮带脱水机、湿式球磨机等。

2.1石灰石浆液制备系统。湿法烟气脱硫系统要求石灰石细度为325目筛余量小于10%，脱硫剂采用石灰石块，经湿式球磨机磨细达到粒度要求。石灰石块送入石灰石贮仓。石灰石块经给料机送入湿式球磨机，磨细后进入石灰石浆液循环池，石灰石浆液进入旋流器进行粒度分级，旋流器溢流进入石灰石浆液箱，底流重新返回球磨机进行再磨。粒度合格的浆液需进行调浆，使其固含量达到30%左右。

2.2烟气吸收系统。烟气吸收系统主要设备包括吸收塔、吸收液循环泵、氧化风机以及除雾器。吸收液在吸收塔顶部进行喷淋，烟气中的SO2与吸收液中的石灰石发生反应，生成物亚硫酸钙在吸收塔底部被风机鼓入的空气进一步氧化生成石膏，石膏进入石膏制备系统进行脱水。净化后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴。

2.3石膏制备系统。随着吸收的进行，吸收浆液池中石膏浓度不断增加。将石膏浆液从吸收塔中抽出，然后进入旋流器，当旋流器底流中石膏浓度接近50%时，利用真空过滤进一步脱水，使含水率达到10%以下。旋流器溢流液大部分重新返回吸收塔。

2.4脱硫废水处理系统。由于脱硫废水的水质特殊，国内现行的相关废水水质标准不能够适用于脱硫废水，我国制定了《石膏湿法脱硫废水水质控制指标》DL/T997—2006。根据DL/T997—2006《石膏湿法脱硫废水水质控制指标》的要求，结合脱硫废水的水质特点，火电厂脱硫废水处理工艺主要采用物化法。由于脱硫废水属于弱酸性高盐废水，处理的目标主要是悬浮物、重金属离子、硫酸根、氯离子和氟离子，针对上述污染物选择的处理方法主要为中和、络合和混凝沉淀。

典型的脱硫废水处理单元包括以下几个方面：

（1）调节池：调节池底部装有曝气装置，对脱硫废水进行曝气，通过空气的搅拌作用调节水质均匀。

（2）中和池：加入石灰乳溶液，调节废水pH值至9-9.5，使大部分金属离子生成氢氧化物沉淀。

（3）沉降池：加入有机硫使铬、汞、铜、铅等重金属离子形成难溶的硫化物。有机硫具有强大的螯合力，能有效地与重金属发生化学反应生成不溶物。

（4）絮凝池：加入混凝剂，使废水中细小颗粒物相互聚集，形成较大的絮凝体便于固液分离。

（5）澄清池和出水池：经絮凝池的脱硫废水进入澄清池，使废水进行重力沉降，清液进入出水池，调节pH达到6-9，保证出水指标符合《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》。

三、石灰石-石膏湿法烟气脱硫控制要点

3.1化学工艺控制。第一，增大亚硫酸钙氧化。对于吸收塔可选择空塔运行方式，搭配强制性氧化工艺，来避免塔内硬垢的形成，确保系统设备具有较高可靠性与稳定性。其中，对于设计成熟的脱硫系统，应确保亚硫酸钙氧化程度达到100%。第二，提高除雾器运行效率。烟气脱硫时要尽量避免烟气旁路挡板处于工作状态，以此来杜绝因烟气循环造成烟气量变化情况的发生，进而可控制吸收塔内烟气流速不会继续升高。然后还需要利用智能化技术来对除雾器压差进行动态监视，掌握其运行状态，保证冲洗频率与冲洗水量的合理性，提高冲洗水质量，以免设备结垢。

3.2系统设计调整。假如电厂生产选择应用高硫煤，在对脱硫系统进行设计时，需要针对氧化装置选型、氧化风机容量、吸收塔内烟气分布均匀性以及反应罐体积等参数进行合理分析和科学确定，避免因为过于看重经济效益而选择较低参数，在后期实际应用中无法确保系统可靠性，不仅无法保证脱硫效率，而且容易出现安全事故。同时，脱硫系统微处理尽量选择先进的分散式控制系统，并配置功能完善的保护系统，在危险系数较高时，系统可以自动停机。另外，还需要针对故障率较高的设备与构件来制定检修维护方案，及时更换老化、损坏构件，提高脱硫效率。

3.3系统运行管理。安排技能熟练的人员负责操作，并对其进行岗前培训，确保其可以熟练掌握各项操作规范以及管理要求，严格按照标准进行脱硫作业，在提高脱硫效率的同时，确保作业的安全性。同时，还要加强烟气排放在线监测，分析各项数据来确定脱硫效果是否达标，并根据分析结果来定期对设备进行计量与检定工作，为下一阶段脱硫工作的开展提供依据。另外，还应重视脱硫副产品石膏的处理，提前针对实际情况，制定处理方案。

四、结束语

随着国家环保标准的提高， 超标排放电厂数量的扩大， 将有效扩大和加速烟气脱硫的市场需求， 针对上述情况， 在湿法烟气脱硫技术吸收、消化及工程的应用过程中， 我们应注意并加快湿法烟气脱硫工艺设计核心技术和配套设备的国产化。

参考文献

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