石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理

項營　艾羽　王義

摘 要：火電廠的煙氣脫硫工藝大體可分為干法、濕法和半干法。其中濕式煙氣脫硫中的石灰石法已成為我國火電廠煙氣脫硫的首選工藝。本文就石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理進行分析。

關鍵詞：石灰石 煙氣脫硫 工藝

引 言

濕法石灰石-石膏法脫硫工藝該技術具有脫硫率高、對煤的適應性好、吸收劑來源廣、原料利用率高以及裝置運行的可靠性好等優點， 在煙氣脫硫裝置中占有很大比重。

一、石灰石-石膏濕法脫硫的原理及工藝流程

該工藝利用吸收塔進行脫硫，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石（磨細到一定粒度，保證SO2與石灰石有較大的接觸面積，以利于脫硫反應的進行）反應生成亞硫酸鈣顆粒。主要反應如下：

CaCO3+SO2+ 1/2H2O→ CaSO3· 1/2H2O+CO2

CaSO3· 1/2H2O+SO2+ 1/2H2O→ Ca（HSO3）2

由于煙氣中有過剩的氧，會發生如下反應：

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

吸收漿液被鼓入的空氣氧化，最終生成石膏CaSO4· 2H2O：

2CaSO3· 1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4· 2H2O

Ca（HSO3）2+1/2O2+H2O→CaSO4· 2H2O+SO2

石灰石經過破碎、磨細、配成吸收漿液后用泵送入吸收塔頂部。煙氣通過風機進行增壓，再進入煙氣換熱器（GGH）進行冷卻，然后從塔底進入吸收塔。煙氣在吸收塔內與吸收塔頂部噴淋下來的石灰石漿液進行逆向接觸，煙氣中的SO2被吸收，脫硫后的煙氣進入除霧器以去除部分水分，再返回煙氣換熱器（GGH）進行加熱（以利于煙氣擴散），最后由煙囪排放到大氣中。吸收二氧化硫后的石灰石漿液含有亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，送入氧化塔，利用壓縮空氣進行氧化，氧化生成的硫酸鈣經旋流器分離、真空脫水后回收利用，上清液返回循環槽。

二、石灰石-石膏濕法脫硫系統

石灰石漿液制備系統、煙氣吸收系統、石膏脫水系統、廢水處理系統等，工藝過程中主要設備有升壓風機、煙氣換熱器（GGH）、吸收塔、漿液循環泵、氧化風機、除霧器、石膏旋流器、真空皮帶脫水機、濕式球磨機等。

2.1石灰石漿液制備系統。濕法煙氣脫硫系統要求石灰石細度為325目篩余量小于10%，脫硫劑采用石灰石塊，經濕式球磨機磨細達到粒度要求。石灰石塊送入石灰石貯倉。石灰石塊經給料機送入濕式球磨機，磨細后進入石灰石漿液循環池，石灰石漿液進入旋流器進行粒度分級，旋流器溢流進入石灰石漿液箱，底流重新返回球磨機進行再磨。粒度合格的漿液需進行調漿，使其固含量達到30%左右。

2.2煙氣吸收系統。煙氣吸收系統主要設備包括吸收塔、吸收液循環泵、氧化風機以及除霧器。吸收液在吸收塔頂部進行噴淋，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石發生反應，生成物亞硫酸鈣在吸收塔底部被風機鼓入的空氣進一步氧化生成石膏，石膏進入石膏制備系統進行脫水。凈化后的煙氣經除霧器去除煙氣中夾帶的液滴。

2.3石膏制備系統。隨著吸收的進行，吸收漿液池中石膏濃度不斷增加。將石膏漿液從吸收塔中抽出，然后進入旋流器，當旋流器底流中石膏濃度接近50%時，利用真空過濾進一步脫水，使含水率達到10%以下。旋流器溢流液大部分重新返回吸收塔。

2.4脫硫廢水處理系統。由于脫硫廢水的水質特殊，國內現行的相關廢水水質標準不能夠適用于脫硫廢水，我國制定了《石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》DL/T997—2006。根據DL/T997—2006《石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》的要求，結合脫硫廢水的水質特點，火電廠脫硫廢水處理工藝主要采用物化法。由于脫硫廢水屬于弱酸性高鹽廢水，處理的目標主要是懸浮物、重金屬離子、硫酸根、氯離子和氟離子，針對上述污染物選擇的處理方法主要為中和、絡合和混凝沉淀。

典型的脫硫廢水處理單元包括以下幾個方面：

（1）調節池：調節池底部裝有曝氣裝置，對脫硫廢水進行曝氣，通過空氣的攪拌作用調節水質均勻。

（2）中和池：加入石灰乳溶液，調節廢水pH值至9-9.5，使大部分金屬離子生成氫氧化物沉淀。

（3）沉降池：加入有機硫使鉻、汞、銅、鉛等重金屬離子形成難溶的硫化物。有機硫具有強大的螯合力，能有效地與重金屬發生化學反應生成不溶物。

（4）絮凝池：加入混凝劑，使廢水中細小顆粒物相互聚集，形成較大的絮凝體便于固液分離。

（5）澄清池和出水池：經絮凝池的脫硫廢水進入澄清池，使廢水進行重力沉降，清液進入出水池，調節pH達到6-9，保證出水指標符合《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》。

三、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫控制要點

3.1化學工藝控制。第一，增大亞硫酸鈣氧化。對于吸收塔可選擇空塔運行方式，搭配強制性氧化工藝，來避免塔內硬垢的形成，確保系統設備具有較高可靠性與穩定性。其中，對于設計成熟的脫硫系統，應確保亞硫酸鈣氧化程度達到100%。第二，提高除霧器運行效率。煙氣脫硫時要盡量避免煙氣旁路擋板處于工作狀態，以此來杜絕因煙氣循環造成煙氣量變化情況的發生，進而可控制吸收塔內煙氣流速不會繼續升高。然后還需要利用智能化技術來對除霧器壓差進行動態監視，掌握其運行狀態，保證沖洗頻率與沖洗水量的合理性，提高沖洗水質量，以免設備結垢。

3.2系統設計調整。假如電廠生產選擇應用高硫煤，在對脫硫系統進行設計時，需要針對氧化裝置選型、氧化風機容量、吸收塔內煙氣分布均勻性以及反應罐體積等參數進行合理分析和科學確定，避免因為過于看重經濟效益而選擇較低參數，在后期實際應用中無法確保系統可靠性，不僅無法保證脫硫效率，而且容易出現安全事故。同時，脫硫系統微處理盡量選擇先進的分散式控制系統，并配置功能完善的保護系統，在危險系數較高時，系統可以自動停機。另外，還需要針對故障率較高的設備與構件來制定檢修維護方案，及時更換老化、損壞構件，提高脫硫效率。

3.3系統運行管理。安排技能熟練的人員負責操作，并對其進行崗前培訓，確保其可以熟練掌握各項操作規范以及管理要求，嚴格按照標準進行脫硫作業，在提高脫硫效率的同時，確保作業的安全性。同時，還要加強煙氣排放在線監測，分析各項數據來確定脫硫效果是否達標，并根據分析結果來定期對設備進行計量與檢定工作，為下一階段脫硫工作的開展提供依據。另外，還應重視脫硫副產品石膏的處理，提前針對實際情況，制定處理方案。

四、結束語

隨著國家環保標準的提高， 超標排放電廠數量的擴大， 將有效擴大和加速煙氣脫硫的市場需求， 針對上述情況， 在濕法煙氣脫硫技術吸收、消化及工程的應用過程中， 我們應注意并加快濕法煙氣脫硫工藝設計核心技術和配套設備的國產化。

參考文獻

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