石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理

項(xiàng)營(yíng)　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(guó)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(jìn)行分析。

關(guān)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(shù)具有脫硫率高、對(duì)煤的適應(yīng)性好、吸收劑來(lái)源廣、原料利用率高以及裝置運(yùn)行的可靠性好等優(yōu)點(diǎn)， 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?yán)梦账M(jìn)行脫硫，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石（磨細(xì)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(yīng)的進(jìn)行）反應(yīng)生成亞硫酸鈣顆粒。主要反應(yīng)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(guò)剩的氧，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

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(jīng)過(guò)破碎、磨細(xì)、配成吸收漿液后用泵送入吸收塔頂部。煙氣通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)行增壓，再進(jìn)入煙氣換熱器（GGH）進(jìn)行冷卻，然后從塔底進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔內(nèi)與吸收塔頂部噴淋下來(lái)的石灰石漿液進(jìn)行逆向接觸，煙氣中的SO2被吸收，脫硫后的煙氣進(jìn)入除霧器以去除部分水分，再返回?zé)煔鈸Q熱器（GGH）進(jìn)行加熱（以利于煙氣擴(kuò)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(jìn)行氧化，氧化生成的硫酸鈣經(jīng)旋流器分離、真空脫水后回收利用，上清液返回循環(huán)槽。

二、石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)

石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣吸收系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等，工藝過(guò)程中主要設(shè)備有升壓風(fēng)機(jī)、煙氣換熱器（GGH）、吸收塔、漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、除霧器、石膏旋流器、真空皮帶脫水機(jī)、濕式球磨機(jī)等。

2.1石灰石漿液制備系統(tǒng)。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)要求石灰石細(xì)度為325目篩余量小于10%，脫硫劑采用石灰石塊，經(jīng)濕式球磨機(jī)磨細(xì)達(dá)到粒度要求。石灰石塊送入石灰石貯倉(cāng)。石灰石塊經(jīng)給料機(jī)送入濕式球磨機(jī)，磨細(xì)后進(jìn)入石灰石漿液循環(huán)池，石灰石漿液進(jìn)入旋流器進(jìn)行粒度分級(jí)，旋流器溢流進(jìn)入石灰石漿液箱，底流重新返回球磨機(jī)進(jìn)行再磨。粒度合格的漿液需進(jìn)行調(diào)漿，使其固含量達(dá)到30%左右。

2.2煙氣吸收系統(tǒng)。煙氣吸收系統(tǒng)主要設(shè)備包括吸收塔、吸收液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)以及除霧器。吸收液在吸收塔頂部進(jìn)行噴淋，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石發(fā)生反應(yīng)，生成物亞硫酸鈣在吸收塔底部被風(fēng)機(jī)鼓入的空氣進(jìn)一步氧化生成石膏，石膏進(jìn)入石膏制備系統(tǒng)進(jìn)行脫水。凈化后的煙氣經(jīng)除霧器去除煙氣中夾帶的液滴。

2.3石膏制備系統(tǒng)。隨著吸收的進(jìn)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(jìn)入旋流器，當(dāng)旋流器底流中石膏濃度接近50%時(shí)，利用真空過(guò)濾進(jìn)一步脫水，使含水率達(dá)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(tǒng)。由于脫硫廢水的水質(zhì)特殊，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的相關(guān)廢水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不能夠適用于脫硫廢水，我國(guó)制定了《石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》DL/T997—2006。根據(jù)DL/T997—2006《石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》的要求，結(jié)合脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，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(biāo)主要是懸浮物、重金屬離子、硫酸根、氯離子和氟離子，針對(duì)上述污染物選擇的處理方法主要為中和、絡(luò)合和混凝沉淀。

典型的脫硫廢水處理單元包括以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)池底部裝有曝氣裝置，對(duì)脫硫廢水進(jìn)行曝氣，通過(guò)空氣的攪拌作用調(diào)節(jié)水質(zhì)均勻。

（2）中和池：加入石灰乳溶液，調(diào)節(jié)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(jī)硫使鉻、汞、銅、鉛等重金屬離子形成難溶的硫化物。有機(jī)硫具有強(qiáng)大的螯合力，能有效地與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶物。

（4）絮凝池：加入混凝劑，使廢水中細(xì)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(jīng)絮凝池的脫硫廢水進(jìn)入澄清池，使廢水進(jìn)行重力沉降，清液進(jìn)入出水池，調(diào)節(jié)pH達(dá)到6-9，保證出水指標(biāo)符合《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》。

三、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫控制要點(diǎn)

3.1化學(xué)工藝控制。第一，增大亞硫酸鈣氧化。對(duì)于吸收塔可選擇空塔運(yùn)行方式，搭配強(qiáng)制性氧化工藝，來(lái)避免塔內(nèi)硬垢的形成，確保系統(tǒng)設(shè)備具有較高可靠性與穩(wěn)定性。其中，對(duì)于設(shè)計(jì)成熟的脫硫系統(tǒng)，應(yīng)確保亞硫酸鈣氧化程度達(dá)到100%。第二，提高除霧器運(yùn)行效率。煙氣脫硫時(shí)要盡量避免煙氣旁路擋板處于工作狀態(tài)，以此來(lái)杜絕因煙氣循環(huán)造成煙氣量變化情況的發(fā)生，進(jìn)而可控制吸收塔內(nèi)煙氣流速不會(huì)繼續(xù)升高。然后還需要利用智能化技術(shù)來(lái)對(duì)除霧器壓差進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，掌握其運(yùn)行狀態(tài)，保證沖洗頻率與沖洗水量的合理性，提高沖洗水質(zhì)量，以免設(shè)備結(jié)垢。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)整。假如電廠生產(chǎn)選擇應(yīng)用高硫煤，在對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)氧化裝置選型、氧化風(fēng)機(jī)容量、吸收塔內(nèi)煙氣分布均勻性以及反應(yīng)罐體積等參數(shù)進(jìn)行合理分析和科學(xué)確定，避免因?yàn)檫^(guò)于看重經(jīng)濟(jì)效益而選擇較低參數(shù)，在后期實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法確保系統(tǒng)可靠性，不僅無(wú)法保證脫硫效率，而且容易出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，脫硫系統(tǒng)微處理盡量選擇先進(jìn)的分散式控制系統(tǒng)，并配置功能完善的保護(hù)系統(tǒng)，在危險(xiǎn)系數(shù)較高時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)停機(jī)。另外，還需要針對(duì)故障率較高的設(shè)備與構(gòu)件來(lái)制定檢修維護(hù)方案，及時(shí)更換老化、損壞構(gòu)件，提高脫硫效率。

3.3系統(tǒng)運(yùn)行管理。安排技能熟練的人員負(fù)責(zé)操作，并對(duì)其進(jìn)行崗前培訓(xùn)，確保其可以熟練掌握各項(xiàng)操作規(guī)范以及管理要求，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行脫硫作業(yè)，在提高脫硫效率的同時(shí)，確保作業(yè)的安全性。同時(shí)，還要加強(qiáng)煙氣排放在線監(jiān)測(cè)，分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)確定脫硫效果是否達(dá)標(biāo)，并根據(jù)分析結(jié)果來(lái)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行計(jì)量與檢定工作，為下一階段脫硫工作的開(kāi)展提供依據(jù)。另外，還應(yīng)重視脫硫副產(chǎn)品石膏的處理，提前針對(duì)實(shí)際情況，制定處理方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高， 超標(biāo)排放電廠數(shù)量的擴(kuò)大， 將有效擴(kuò)大和加速煙氣脫硫的市場(chǎng)需求， 針對(duì)上述情況， 在濕法煙氣脫硫技術(shù)吸收、消化及工程的應(yīng)用過(guò)程中， 我們應(yīng)注意并加快濕法煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)核心技術(shù)和配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖彥民，賈煜，梁國(guó)珍，秦鋒.一種熱風(fēng)爐煙氣脫硫除塵工藝的研究與設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代食品，2018（20）：185-188.

[2] 魏麗斯.燃煤煙氣脫硫脫硝一體化工藝研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（18）：227.