石灰石- 石膏法、鈉鈣雙堿法煙氣脫硫工藝比較

張 威 頓 磊，2 曹曉潤 李玉春

1河南建筑材料研究設計研究院有限責任公司（450002）

2 河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心（450002）

0 引言

隨著工業化的不斷發展，大氣污染成為全世界需面對的環境保護問題。工業生產排放的二氧化硫（SO2）是大氣的主要污染物之一，早在100 年前就有人進行煙氣脫硫技術的研究，目前SO2控制技術已超過200 種， 這些技術歸納起來可分為三大類：燃燒前脫硫，如洗煤、微生物脫硫；燃燒中脫硫，如工業性煤固硫、爐內噴鈣；燃燒后脫硫，即煙氣脫硫（FGD）。FGD 法是世界上唯一大規模商業化的脫硫技術， 主要是利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的SO2，并使其轉化為較穩定的硫化物。

吸收法處理是利用液態吸收劑處理氣體混合物以除去其中某一種或幾種氣體的過程。在這一過程中， 既有某些氣體在溶液中溶解的物理吸收，也有氣液中化學物質之間發生化學反應的化學吸收。吸收法的特點是既能吸收有害氣體，又能除掉排氣中的粉塵，化學吸收不是純溶解過程，吸收效率高，是目前應用較多的有害氣體處理方法。

現階段燃燒后煙氣脫硫技術以濕法為主，其工藝相對成熟可靠、經濟實用、操作簡單、管理方便，其中“石灰石-石膏法”和“鈉鈣雙堿法”的應用較為廣泛。

1 石灰石- 石膏法

石灰石-石膏法是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術，我國大多數火力發電廠煙氣脫硫均采用此技術。 石灰石-石膏法的工藝原理為：將石灰石粉與定量的水混合制成漿液， 再與煙氣完全混合在一起； 煙氣中所含的碳酸鈣與SO2發生化學反應，形成亞硫酸鈣； 空氣的氧又與亞硫酸鈣發生氧化反應，形成硫酸鈣，在達到飽和狀態時，慢慢結晶為二水石膏；煙氣通過洗滌除去SO2后，經加熱（或不加熱）通過煙囪進入大氣。石灰石粉一般容易獲得，價格相對低廉；脫硫產物易處理，對工人操作水平要求低；但由于循環系統比較復雜，附屬設施較多，用電量大；此法廣泛應用于電廠和大型集中供熱項目。

石灰石-石膏法的反應原理如下：

溶解吸收反應：

氧化結晶反應：

石灰石-石膏法脫硫工藝的脫硫效率高達95%，工藝相對成熟，設備投資低、運行可靠、運維費用少，但需處理好結垢和腐蝕問題。

石灰石-石膏法煙氣脫硫的副產物是含水量小于10%的石膏，副產石膏本身具有純度高、表面潮濕、顆粒松散細小等特征，具有很高的黏附性，所以容易附著在設備上，并導致管道堵塞等問題。 副產石膏綜合利用途經較多，可用作水泥生產輔料、筑路材料、建材等，基本不產生二次污染。

2 鈉鈣雙堿法

鈉鈣雙堿法脫硫的工藝原理：先用鈉基吸收液進行煙氣脫硫， 然后再用石灰石粉再生脫硫劑脫硫；鈉基脫硫劑吸收二氧化硫，因為氫氧化鈉是強堿，所以二氧化硫的溶解度很高，不會造成結晶問題，也就不會導致堵塞；脫硫產物被排進再生池內，并與氫氧化鈣產生化學反應，生成的鈉基脫硫劑重新進入系統循環使用。

如今的鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術得到了高速發展，整個反應過程是在液、氣相之間進行，避免了系統結垢問題。

鈉鈣雙堿法的反應原理如下：

吸收反應：

再生反應：

鈉鈣雙堿法脫硫工藝簡單、吸收效率高、節省投資費用，但運維成本高，一般適用于中小型燃煤鍋爐脫硫和石油焦煅燒脫硫，其系統脫硫率能夠達到90%以上。

鈉鈣雙堿法能節省堿耗，其脫硫產物最終是石膏漿， 具體為CaSO3、CaSO4、 部分被氧化的Na2SO4及粉塵。 少量不能再生的Na2SO4帶入石膏漿液中，使得石膏漿中含有固體雜質，影響石膏的質量。

3 結語

石灰石-石膏法脫硫工藝簡單、技術相對成熟、脫硫效率高，副產物為石膏；鈉鈣雙堿法脫硫工藝吸收效率高，可避免系統結垢和堵塞，副產物成分較為復雜。

目前應用中的濕法煙氣脫硫工藝均有其優點和缺點，有必要對其進行優化，并拓寬副產石膏綜合利用的有效途徑。