論石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術

蔣會杰

摘 要：當前，企業的環保功能日益成為國家經濟可持續發展的必備要素，在電廠鍋爐煙氣排放中，控制SO2的排放一直為各國在環保及經濟領域的重要研究課題。石灰石-石膏濕法脫硫工藝是當前國際上應用最廣泛的煙氣脫硫工藝。本文介紹了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的生產工藝、反應機理及其在我國的發展應用。

關鍵詞：脫硫技術；煙氣脫硫裝置；二氧化硫；石灰石；吸收塔

我國火力發電廠以煤炭為主要能源，因此由SO2的排放而產生的酸雨對我國的生態環境造成了極大的危害，當前，我國火力放電廠減少SO2排放的主要有煤炭洗選，潔凈煤燃燒技術及煙氣脫硫等方法。對于煤炭中的無機硫，通過煤炭洗選即可滿足除硫需要，而對于其中的有機硫分，目前使用較為廣泛的為煙氣脫硫技術。

1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝介紹

石灰石--石膏濕法脫硫原理是SO2在吸收塔內與吸收劑的氣液傳質過程，在整個反應過程中，吸收劑通過吸收，吸附，氧化還原等反應而分離生產出脫硫產物。

其工藝流程為：從鍋爐出來的煙氣首先經過電除塵器進行除塵，去除煙氣中的大顆粒狀物質，經除塵后的煙氣在增壓風機的作用下進入到吸收塔中，同時，將石灰石粉制成漿液，并將此漿液通過氣-氣換熱系統進行降溫，降溫后的漿液通過噴漿層內設置的噴嘴噴射到吸收塔中。在吸收塔內煙氣向上流動，漿液向下流動，兩種物料在吸收塔內進行逆流接觸混合，此時，SO2與漿液中的碳酸鈣相接觸，在空氣作用下進行化學反應，形成石膏（CaSO4·2H2O）。

整個過程中，循環漿液被循環泵連續不斷的向上輸送到噴淋層中，噴淋層設置有多層漿液噴嘴，根據鍋爐煙氣量開啟相應的層數，漿液通過噴嘴噴出，在噴嘴的霧化作用下，氣液兩相物質充分混合。每個循環泵與各自的噴淋層相連接，形成循環泵與噴淋層相對應的單元制結構。

在吸收塔底部，石膏漿液泵將二氧化硫與石灰石漿液反應生成的石膏漿液送入石膏脫水系統，形成可利用工業石膏。同時凈化后的煙氣經過安裝在吸收塔出口管道上的兩級除霧器將所攜帶的漿液霧滴去除，除霧器由聚丙烯材料制成，在吸收塔入口煙道處安裝有工藝水沖洗系統，通過設定特定程序，連續不斷的用工藝水對除霧器進行沖洗。

經過除霧后的煙氣通常被冷卻到水蒸氣的飽和溫度，約五十度左右，通過氣-氣換熱系統將煙氣加熱到八十度以上，以保證煙氣能充分擴散，并防止低溫煙霧的下降，最后，潔凈的鍋爐煙氣通過煙道進入煙囪而排向大氣。

2 脫硫過程主反應

（1）鍋爐煙氣中的SO2與水化合形成亞硫酸，亞硫酸電離成為氫離子和次硫酸根離子。

（2）次硫酸根離子與空氣中的氧氣反應，氧化生成硫酸根離子。

（3）吸收劑中碳酸鈣在氫離子作用下，形成鈣離子。

（4）鈣離子與硫酸根離子在混合溶液中形成微溶物硫酸鈣

（5）硫酸鈣在漿液中在達到過飽和狀態時，結晶形成石膏（CaSO4·2H2O）。

在反應過程中，一般通過調節注入石灰石漿液的量來控制pH值在5.5—6.2之間。

3 石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫工藝優點

石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫是當前各火力發電廠使用最廣泛的脫硫技術。近年來，隨著各地對此工藝的投入及使用，其在環保、成本、使用操作方面優勢愈發明顯：

（1）高達95%的脫硫效率，很好的解決了煤電企業經濟發展與環境保護之間的矛盾。

（2）吸收塔處理量高，滿足鍋爐煙氣的排放標準；

（3）滿足所有含硫煤煤種的煙氣排放，適用面廣范；

（4）吸收劑為石灰石，成本低，易獲取；

（5）技術較為成熟，設備運行可靠性高；

（6）脫硫形成的副產物石膏可以進行工業利用，提高了經濟效益。

4 石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝在我國的發展應用

近年來，我國煙氣脫硫技術發展很快，濕法煙氣脫硫比例達到85%，已投運的煙氣脫硫FGD裝置多以進口為主，FGD技術國產化工作近幾年進展較快，其中一些脫硫工藝裝置已進入工業化和商業化階段。

上世紀九十年代初，我國首次在重慶一電廠的發電機組上安裝了由日本三菱公司研發的一套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，每臺脫硫裝置設計處理煙量為108.7萬立方米/小時，燃煤含硫量為4.02%，入口煙氣二氧化硫濃度約為3500ppm，脫硫率大于95%。脫硫吸收劑為石灰石粉，并利用脫水機對脫硫石膏進行脫水處理。且該廠二期工程2臺360MW機組仍采用石灰石-石膏濕法脫硫裝置，并于2000年建成投入運行。另外，重慶發電廠、杭州半山電廠、北京第一熱電廠，廣東瑞明電廠、貴州安順電廠、北京石景山熱電廠等均使用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝，并且，隨著我國科學技術的不斷發展，近年來我國工程技術人員在充分消化吸收國外先進脫硫技術的基礎上，通過自主知識產權的新型脫硫裝置得到了快速的發展。

5 我國煙氣脫硫技術的發展論述

我國是煤炭生產大國，煤炭被廣泛應用于電力、化工等領域，其在我國電力系統的使用直接影響國家的經濟發展，而在日益已環境保護主題的今天，電廠鍋爐排放的二氧化硫成為當前環保工作的惡疾。因此如何平衡經濟發展環境保護，尋找雙贏點是我國企業未來發展的方向。在煙氣脫硫系統中，具有較高脫硫效率和較低投入成本的石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝成為當前鍋爐煙氣脫硫的主流工藝。然而石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術是切實可行的，但鑒于我國的經濟技術條件，且在根治二氧化硫方面起步較晚，投資大量的財力物力去發展改進此工藝，仍有較多問題需要去克服，如在吸收塔內，由于反應物質及中間產物的腐蝕性，設備的防腐需要較高的要求，但當前國外的防腐材料較為昂貴，通過技術條件提高國產防腐材料研究是當前國產脫硫技術需要解決的問題。當前，國內的脫硫技術多為從國外引進，如何將工藝技術吸收并大膽創新，結合運行實踐及國內的經濟條件，形成符合中國企業推廣使用的脫硫工藝裝置也將是我國未來脫硫產業發展的重心。同時，加強政府部門的監管力度，政府相關部門應該積極協調，并制定切實有效的應對措施來處理脫硫產業爆炸式發展，通過制定相關規范，設定嚴格的準入門檻，制定相關的法律法規，依法對脫硫設施的運行進行監管，才能真正開辟一條適合我國國情的環保之路。

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