火電廠石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術工藝設計與應用研究

陳晨

【摘 要】當前世界上應用最為廣泛的FGD工藝叫做“石灰石/石膏濕法煙氣脫硫”工藝，但是這種工藝的運行與投資以及維修投入都較高，一定程度上對于我國火電廠中的具體使用產生了阻礙。所以十分有必要對于石灰石/石膏濕法煙氣脫硫的工藝技術進行優化設計與處理，并最大化的合理配置設備，降低初始投資以及維修的預算，節約對于場地的利用之外還可以有效推動我國火電廠中FGD工藝的實踐與發展。

【關鍵詞】石灰石/石膏濕法；優化策略；工藝技術

一、我國污染現狀及現有脫硫方法綜述

（一）我國大氣污染的現狀和特征

對于人類來說，空氣是最為技術和重要的生活環境之一。地球上的生物都需要進行呼吸從而維持生命。而從古至今人類的發展、生產以及生活的活動逐漸加劇，對于大氣所產生的影響也逐漸超出了大氣的自凈能力，這時候的污染就會對地球的大氣產生十分嚴重的影響。雖然在改革開放之后我國對于大氣環境的處理實施了一系列的政策，但是城市化急劇發展的現狀導致城市的污染已經變得十分嚴重，大中城市的人們也是長期生活在渾濁、煙塵聚集的環境中。

（二）酸雨的主要危害

因為酸雨對于湖泊、植物以及動物的生長生活都有著較大的影響，對于自然生態而言有著不容小覷的影響，生態系統的平衡也會受到其影響。酸雨首先影響的是地表的植物系統。植物對于酸雨的反應更多是集中在葉片，其將會導致葉片的光合作用能力降低，抗病蟲害的能力逐漸降低，林木的生長整體變慢，生態系統也遭到一定的破壞，對于工農業的生產來說都有著一定影響。并且隨著科學技術的發展，當前已經可以確認大氣中的SO2和一些氮氧化物是最大的危害物質。

（三）我國現有的濕法FGD技術脫硫方法

在我國，濕法FGD已經有著數十年的發展歷史，在工藝發展技術上也是逐漸成熟的。在國外的應用工藝技術中，大部分也都是濕法FGD的技術。而濕法FGD工藝會隨著吸收劑不同的使用方法有著不同的工藝，較為常見的有石灰石/石膏煙氣脫硫法以及海水脫硫法這兩種。前者對于吸收劑的資源來說獲取十分豐富，并且成本較為低廉，是世界上應用十分廣泛的煙氣脫硫法。

1.石灰石/石膏法

“石灰石/石膏”煙氣脫硫的工藝主要使用氧化鈣作為吸收劑，在濕式洗滌塔中進行二氧化硫的吸收，這項工藝發展至今是十分成熟的，并且運行的安全系數也十分高，整體脫硫的效率高達百分之九十五，并且能耗較低，成本也較為低廉，吸收之后的廢渣也可以進一步進行化工回收，對于實踐使用有著十分大的好處，但其劣勢也就在于其基礎建設資金較大，要占到電廠總投資的百分之二十，吸收劑的原料消耗十分大，運行的費用也較高。

2.海水脫硫法

在自然界，海水一般是處在PH為7.8到8.3之間的數值，這是偏堿性的環境，因而其對于酸性氣體（包括SO2）來說有著較強的吸收能力。海水脫硫的工藝可以按照是否有化學物質吸收來區分，一部分不去添加化學物質，知識將海水作為吸收液，另一部分就是在海水中進行吸收液的加工，通過人工調整進行脫硫。

二、典型石灰石/石膏濕法設備及系統

（一）石灰石/石膏濕法系統的吸收原理及工藝流程

所謂石灰石/石膏的濕法煙氣脫硫工藝，其原理也就在于將石灰石或者常見的石灰作為脫硫的吸收劑，石灰石可以經過破碎碾磨之后與水進行混合制成吸收漿液，而在石灰作為吸收劑的時候，石灰粉進行一定的消化處理也可以加水進行吸收劑的混合，在吸收塔內，煙氣和吸收液相互混合，產生一系列的化學反應，最終得到以石膏作為主要反應的產物。

（二）吸收系統

當前我國FGD的工藝設備較多依舊使用單塔單爐的布置模式，一個機組中中鍋爐的煙氣也是在一體化的塔中進行，傳統單塔單爐的布置可以有效降低整體費用投入以及能耗的降低，對于后續工藝的檢修來說也十分有利。以火電廠中常見的噴淋塔設備作為例子，石灰石的漿液可以通過循環泵來從吸收塔漿液池轉移到噴嘴系統中，可以和煙氣進行反應，并吸收其中的二氧化硫，在吸收塔的循環漿池中也可以利用氧化的空氣通過反應得到產物硫酸鈣，進一步在反應池內形成石膏。脫硫之后的煙氣夾帶液滴將會在吸收塔出口的除霧器中收集，整體的收集系統包括吸收塔、吸收漿液循環、煙氣除霧等部分。

三、石灰石/石膏濕法系統設備的選型及優化

（一）吸收系統的設計優化

噴淋塔是能夠強化吸收的塔型，這種塔型被應用的也很多，并且在運行、維護等多方面也更加的靈活，其優點主要體現在以下幾方面：首先是噴淋塔的逆流方式，這種方式可以通過上升的煙氣來在一定程度上拖住小液滴，延長其在吸收區的停留時間，并且逐步加強煙氣與吸收劑的接觸，提升使用效率；其次是噴淋塔的設計，除了噴嘴之外沒有其他過多的設備，可以有效降低結垢的幾率，提升設備可用率，并且降低檢修的工作程序；最后在于噴淋塔可以設置一定的備用層，在其中適用機組負荷的變化，運行方式也更為靈活高效。

（二）增壓風機的優化

增壓風機一般的選擇是合并引風機與增壓風機；另一種是單獨的設置引風機和增壓風機，前者的初投資以及運行費用可以設置引風機和增壓風機，并且占地面積較小，其布置也更為緊湊，但是其對于鍋爐的抗爆壓力要求較高，本身就存在一定的風險，并且其對于引風機的要求較高，投資也更多。總體而言，前者方案在我國國內的應用是較少的，其可能在一定程度上導致鍋爐運行并不安全，并且因為其對于引風機的要求過高，考慮到一系列事故的情況，引風機的出力將會降低，也會影響生產生活實際進程，因此在設計以及使用上更為建議使用成熟穩定的后者。

四、石灰石/石膏濕法工藝運行的發展前景

在火電廠除硫示范性的工程中，雖然設備較為先進穩定，但是無論何種技術都需要進行高額的投資和使用維修費用做支撐，因此開發脫硫的工藝成本較低且安裝很簡易的煙氣處理設備十分重要。而煙氣處理設備投資也是除了大多數工藝之外需要耗費較大資金的部分，近年以來我國已經研發了多種新型鍋爐煙氣除硫方案，并且盡可能的開發新能源來代替舊能源的使用。

五、小結

在我國，濕法FGD已經有著數十年的發展歷史，在工藝發展技術上也是逐漸成熟的。在國外的應用工藝技術中，大部分也都是濕法FGD的技術。我國FGD的工藝設備較多依舊使用單塔單爐的布置模式，一個機組中中鍋爐的煙氣也是在一體化的塔中進行，傳統單塔單爐的布置可以有效降低整體費用投入以及能耗的降低，對于后續工藝的檢修來說也十分有利。但是這種工藝的運行與投資以及維修投入都較高，一定程度上對于我國火電廠中的具體使用產生了阻礙。

城市化急劇發展的現狀導致城市的污染已經變得十分嚴重，大城市的人們也是長期生活在渾濁、煙塵聚集的環境中，因此在改革開放之后我國對于大氣環境的處理實施了一系列的政策，來逐漸減緩這種情況。本文所述的石灰石/石膏的濕法煙氣脫硫工藝，其原理也就在于將石灰石或者常見的石灰作為脫硫的吸收劑，在吸收塔內，煙氣和吸收液相互混合，產生一系列的化學反應，最終得到以石膏作為主要反應的產物，一定程度上進行煙氣的吸收以及處理。

【參考文獻】

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