火电厂烟气湿法脱硫处理工艺及应用

2020-05-25李智文陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司陕西榆林719316

化工管理 2020年13期

李智文(陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司，陕西榆林 719316)

1 火电厂锅炉烟气中二氧硫对环境的危害

我国的煤炭产量居世界第一，而且高硫煤(硫含量超过2.5%)的产量占煤炭总量的20%～25%。全国84%的煤炭消耗是直接燃烧，燃烧过程中释放出大量的二氧化硫(特别是热电厂和焦化厂等行业)，燃煤二氧化硫排放量超过总二氧化硫排放量的85%，对空气造成严重污染。二氧化硫是无色、透明、有刺激性臭味的气体。二氧化硫遇见水蒸气反应生成亚硫酸(SO2+H2O→H2SO3)，而亚硫酸是酸雨的主要成份。二氧化硫在室内遇见水蒸气就会腐蚀建筑物内金属部分。房屋建筑就会减少寿命。大气中二氧化硫浓度在0.5ppm 以上对人体已有潜在影响；在400～500ppm 之间，人们有溃疡和肺水肿，直到窒息而死。二氧化硫与大气中的烟雾相互作用。当空气中二氧化硫浓度为0.21PPM 时，烟雾浓度超过3.3mg/L，可能会增加呼吸系统疾病的发病率，慢性病人的病情迅速恶化。减少空气中二氧化硫的污染，提高空气质量迫在眉睫。

2 烟气脱硫技术探讨

近年来，世界各国在火电厂锅炉烟气脱硫技术方面进行了大量研发，开发了多种脱硫技术。主要有：(1)燃烧前脱硫。对煤进行化学、物理或生物脱硫方法。物理法一般可去除硫的20%～40%；化学法投资相对较大；生物法目前处于研究阶段，估计脱硫效率可达到80%～90%。(2)燃烧脱硫技术。在煤燃烧过程中进行脱硫，主要有炉内喷钙，循环硫化床(CFB, PCFB),脱硫效率一般可达到50%～70%。(3)燃烧后烟气脱硫技术(简称 FGD)，如湿法，简单湿法，干法，半干法，氨法等[1]。

由于烟气脱硫(FGD)效率较高，国内绝大多数火电厂锅炉均采用了此工艺进行脱硫。在所有烟气脱硫(FGD)工艺中，石灰石-石膏法烟气脱硫技术比较受到国内外火电企业的欢迎。据不完全统计，在所有火电企业烟气脱硫技术中，石灰石-石膏法脱硫工艺大约占总量的75%以上。而国内已投产的火电厂和电厂烟气脱硫技术中，石灰石-石膏湿法脱硫技术占91%以上。该技术的优点是：适用煤种广、脱硫效率高、脱硫剂价格低廉、来源广泛。石灰石-石膏湿法脱硫技术是最成熟、运行状况最稳定的脱硫技术，它的脱硫效率一般都在90%以上，而作为副产品石膏可以回收利用[2]。

3 火电厂烟气石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术探讨

石灰石-石膏湿法脱硫工艺采用石灰石(CaCO3)作为脱硫剂。由于石灰石(CaCO3)有良好的化学活性和低廉的价格，已经成为世界上最常使用的脱硫剂。

一般来说，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺主要包括以下几种：石灰石浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统等。

3.1 石灰石浆液制备系统

将石灰石粉碎后，通过罐车运送到石灰粉筒仓，通过加料仓，加入溶解罐，和水配制成一定浓度的浆液，通常要求石灰石(粒径小于或等于20mm)。然后用输送泵将石灰石浆液输送至石灰石浆液箱，再经过石灰石浆液泵将成品浆液输送至吸收塔。

3.2 烟气系统和吸收系统

烟气从引风机进入吸收塔底部后，烟气中的二氧化硫和石灰石浆液进行化学反应生成亚硫酸钙(CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O)。同时亚硫酸钙经过强制氧化进一步转化为硫酸钙(2CaSO3+O2=2CaSO4)。烟气通过引风机进入吸收塔，与上部喷淋层的浆液逆流接触，脱硫吸收反应后。脱硫后的净烟气将所携带的液滴通过吸收塔的顶部除雾器除去，然后进入烟囱，排放到大气中[3]。

为了使石灰石浆液和SO2反应处于最佳状态，运行人员必须加强浆液浓度调节。一般来说，运行人员主要通过对浆液pH值分析，来及时对浆液浓度进行调整。二氧化硫最佳反应的pH值是4.2～5.8。

3.3 工艺水系统

工艺水系统应满足石灰石烟气湿法脱硫工艺装置正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水。

3.4 排空系统

石灰石烟气湿法脱硫工艺装置设置一个滤液箱，负责脱水浆液收集和担负事故浆液箱作用，事故浆液箱的容量应该满足所有吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求。

吸收塔浆液池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次石灰石烟气湿法脱硫装置启动时的晶种。

4 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的应用

陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司2×480t/h 循环流化床锅炉湿法脱硫项目，2016年7月10日开工新建，该项目施工单位为陕西省环保产业集团大秦环境科技有限公司。该公司锅炉烟气湿法脱硫工艺系统主要由石灰浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、排空系统、仪用压缩空气系统等组成。陕煤电化公司石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图1 所示。