濕法煙氣脫硫技術概述

摘要：介紹了我國SO2排放狀況和控制現狀，國內外先進的煙氣脫硫技術及煙氣脫硫技術在我國的應用情況，并針對當前國內外火電廠運用最廣泛的石灰石/石膏法工藝技術，詳細闡述了這一工藝原理、典型的工藝流程、系統設備及其作用和特點。并就我國脫硫技術存在的問題及今后的發展趨勢，提出了推進火電廠脫硫技術的國產化的建議。

關鍵詞：煙氣脫硫濕法石灰石石膏反應機理

隨著人們的環境保護意識日益增強以及環境保護標準的日益提高，燃煤電站中的大氣排放問題越來越受到人們的關注，煤炭是我國的主要能源，在中國目前的一次能源的生產和消費結構中煤炭約占70%，而且在相當長的一段時間內不會發生改變。由于煤炭消耗量較大，燃燒效率不高，煤燃燒所產生的主要污染物SO2、NOX和煙塵排放量隨著中國工業化進程的不斷加快也日益增多。大量的燃煤和煤中較高的含硫量必然導致SO2的大量排放。

大氣污染嚴重破壞了生態環境、危害人體的呼吸系統、加大了癌癥的發病率，甚至影響人類基因造成遺傳疾病。如何有效地消減二氧化硫的排放量，控制二氧化硫對大氣污染，保護大氣環境質量是目前及未來相當長時間內環境保護的重要課題之一。目前世界上煙氣脫硫工藝大數百種之多，在這些脫硫工藝中。石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝技術成熟，具有吸收劑資源豐富、價格低廉、脫硫效率高等優點，是目前控制酸雨和二氧化硫污染最有效地手段[1]。濕法煙氣脫硫技術工藝已有幾十年的發展歷史，技術上日趨成熟、完善，傳統濕法工藝中的堵塞、結垢問題得到了很大的改善。

一、FGD系統的吸收原理及工藝流程

石灰石/石膏濕法煙氣脫硫采用低廉易得的石灰石或石灰做脫硫吸收劑，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，采用石灰為吸收劑時，石灰粉經消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內，吸收漿液于煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應從而被脫除，最終反應產物為石膏。具體反應過程由以下五步實現：（1）溶質二氧化硫由氣相主體擴散到氣液兩相界面氣相的一側；（2）二氧化硫在相界面上的溶解，并轉入液相；（3）二氧化硫電離，同時剩余的二氧化硫由液相界面擴散到液相主體；（4）石灰石的溶解、電離于擴散；（5）反應產物向液相主體的擴散劑反應產物沉淀的生成。5個階段是同時進行的，脫硫后的煙氣經除霧器出去攜帶的細小液滴，經煙囪排入大氣，脫硫石膏漿液經脫水裝置脫水后回收利用。剩余漿液于新加入的石灰石漿液一起循環，這樣可以使加入的吸收劑充分利用，并確保石膏晶體的增長。石膏晶體的正常增長時最終產品處理比較簡單的先決條件。新鮮的吸收劑石灰石漿液根據PH值和分離二氧化硫量按一定比例直接加入吸收塔[2]。基本工藝流程主要包括制粉、漿液制備、預吸收、吸收塔、氧化、煙氣換熱、石膏脫水等子系統以及其他輔助系統。由除塵器出來的煙氣經脫硫風機增壓后，進入換熱器，與來自吸收塔的凈煙氣進行熱交換，一方面將含有較高的二氧化硫濃度的高溫煙氣降溫，以利于石灰石漿液吸收二氧化硫，另一方面，將來自吸收塔的凈煙氣加熱，以利于煙氣抬升和污染物的運輸擴散。降溫后的煙氣進入吸收塔，由制漿系統制成滿足工藝需要的石灰石漿液于煙氣中的二氧化硫發生一系列復雜的物理化學反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。凈化后的煙氣再經換熱器排除脫硫裝置。由于亞硫酸鈣不穩定，需要進一步經氧化系統氧化成穩定度惡硫酸鈣，硫酸鈣結晶生成石膏。石膏漿液經石膏脫水制成石膏產品。

二、FED脫硫效率的影響因素

1.吸收液的pH值

吸收液的pH值是影響FED系統脫硫效率的重要因素，它對系統的影響是非常復雜的，當時吸收液的PH增高時，溶液中的氧化鈣濃度相應的增大，吸收也中的氫氧化鈣離解成氫氧根離子會不斷的于二氧化硫水合后離解出的氫離子發生中和反應生成水分子，促使反應不斷向右進行，所以只要吸收液的ph值足夠高，溶液中存在大量的氫氧根離子，就能得到高的二氧化硫吸收率，吸收液的PH與此吸收反應式的進行程度關系密切，所以吸收液的PH值直接影響系統的最終脫硫效率。

2.液氣比

液氣比（L/G）是指與流經吸收塔單位體積煙氣量相對應的漿液噴淋量。他決定酸性氣體吸收所需要的吸收表面。在其他參數恒定的情況下提高液氣比相當于增大了吸收塔內的噴淋密度使液氣間的接觸面積增大，傳質單元數將隨之增大，脫硫效率也將增大。要提高吸收塔的脫硫效率，提高液氣比是一個重要的技術手段。在實際工作過程中，允許最小的液氣比由吸收劑漿液特性，控制結垢和堵塞決定。理論分析的液氣比不適用于所有的吸收塔的工程設計，但可根據以下原則考慮：對于噴淋塔，氣液接觸面積與液氣比成正比，因此液氣比與脫硫效率有直接的正比關系，而與二氧化硫濃度無關。

3.煙氣流速和溫度

在其他參數恒定的情況下，提高塔內煙氣流速可提高氣液兩相的湍動，降低煙氣和液滴間的膜厚度，提高傳質效果。從節能的觀點來說，空塔流速盡量偏大。另外，噴淋液滴大的下降速度將相對降低，使單位體積內持液量增大，增打了傳質面積，增加了脫硫效率。但氣速增加，由會使氣液接觸時間縮短，脫硫效率可能下降，這樣要求增加塔高。實際中煙氣流速提高還影響除霧效果。目前，將吸收塔內煙氣流速控制在2.6—3.5m/s較合理，典型值為3m/s[3]。

4.鈣硫比的影響

在保持液氣比不變的情況下，鈣硫比增大，注入吸收塔的吸收劑的量相應增大，引起漿液PH值上升，可增大中和反應的速率，增加反應的表面積，使二氧化硫吸收量增加，提高脫硫效率。但是，由于石灰石的溶解度較低，其供給量的增加將導致漿液濃度的提高，會引起石灰石的過度飽和凝聚，最終使反應的表面積減小，脫硫效率降低。鈣硫比一般控制在1.02—1.05之間[4]。

三、結束語

石灰石—石膏法脫硫技術成熟，石灰石來源豐富，脫硫效率高，可減少二氧化硫的排放量，是目前電廠煙氣治理的一種較完善的治理技術。在今后我們要努力做好系統的優化設計和及運行經驗總結，對脫硫系統的安全穩定運行具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]曾華庭，楊華，馬斌等.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化[M]. 北京 中國電力出版社，2004：8—9，274—277.

[2]鐘毅，林永明，高翔，等. 石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統石灰石活性因素研究[J].廣西電力工程，2000.4：92—98.

[3]丁承剛.濕法煙氣脫硫關鍵參數簡分析[J].國際電力，2002，6（1）：53—55.

[4]王武清，賀元啟.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝與關鍵參數分析[J].華北電力技術，2004（2）：1—3.