石灰石-石膏濕法脫硫的工藝簡介及影響因素

曹雪飛

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

1 概述

當(dāng)前，全球氣候變暖，低碳經(jīng)濟(jì)正成為時(shí)代潮流，我國面臨人均能源資源少的現(xiàn)實(shí)問題，這些因素都對我國的高耗能和高排放火電行業(yè)構(gòu)成了巨大的壓力，火電行業(yè)節(jié)能減排勢在必行。特別是對火電廠的脫硫提出了更高要求。我國的能源以燃煤為主，占煤炭產(chǎn)量75%的原煤用于直接燃燒，煤燃燒過程中產(chǎn)生嚴(yán)重污染，如煙氣中CO2是溫室氣體，SOx可導(dǎo)致酸雨形成，NOX也是引起酸雨元兇之一，同時(shí)在一定條件下還可破壞臭氧層以及產(chǎn)生光化學(xué)煙霧等。總之燃煤產(chǎn)生的煙氣是造成中國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源之一。中國的能源消費(fèi)占世界的8%～9%，SO2的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO2又占全國總排放量的87%。隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷增強(qiáng)，減少污染源、凈化大氣、保護(hù)人類生存環(huán)境的問題正在被億萬人們所關(guān)心和重視，尋求解決這一污染措施，已成為當(dāng)代科技研究的重要課題之一。因此控制SO2的排放量，既需要國家的合理規(guī)劃，更需要適合中國國情的低費(fèi)用、低耗本的脫硫技術(shù)。煙氣脫硫技術(shù)是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工藝特點(diǎn)主要分為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫。

2 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

2.1 石灰石—石膏濕法的工藝流程

濕法煙氣脫硫技術(shù)中的石灰石-石膏法的工藝包括增壓風(fēng)機(jī)、氣－氣加熱器、吸收塔、石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理等部分，其中吸收塔是煙氣脫硫反應(yīng)的關(guān)鍵部分，見圖6所示。濕法煙氣脫硫工藝的主要原理是以石灰石漿液作為脫硫劑，在吸收塔（洗滌塔）內(nèi)對含有SO2的煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使SO2與漿液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4而將SO2去除，其化學(xué)反應(yīng)如下：

吸收塔由兩層攪拌器（上、下各3臺(tái)）、漿液噴淋盤（4層，交錯(cuò)排列）、兩級除霧器組成，在添加新鮮石灰石漿液的情況下，石灰石、石膏和水的混合物通過4臺(tái)循環(huán)泵至噴淋盤，漿液經(jīng)噴嘴霧化成霧滴，從上部向下噴灑。煙氣從爐煙道引出，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)至氣－氣加熱器，煙溫從135℃降至100℃左右，然后進(jìn)入吸收塔下部，在塔內(nèi)上升過程中與霧滴充分接觸，大部分SO2、SO3、HCl等從煙氣中去除，反應(yīng)后的凈煙氣通過除霧器，以除去夾帶的液滴，然后進(jìn)入氣－氣加熱器被加熱后排至煙囪。

2.2 影響石灰石—石膏濕法脫硫效率的因素

2.2.1 氧量

O2參與煙氣脫硫的化學(xué)過程，使HSO3-氧化為SO42-，隨著煙氣中O2含量的增加，CaSO4·2H2O的形成加快，脫硫率也呈上升趨勢。當(dāng)原煙氣中氧量一定時(shí)，可入為往吸收塔漿液中增加氧氣，所以多投運(yùn)氧化風(fēng)機(jī)可提高脫硫率。

2.2.2 石灰石品質(zhì)

石灰石品質(zhì)對脫硫效率影響十分敏感，不同品質(zhì)的石灰石反應(yīng)性能差異很大，在CaCO3含量、晶體結(jié)構(gòu)和孔隙特征上也有所不同。一般應(yīng)測定其反應(yīng)率對石灰石做熱重分析，測定其反應(yīng)率指標(biāo)，從而準(zhǔn)推算出Ca/S摩爾比。

圖1 石灰石—石膏濕法的工藝流程

2.2.3 煤種特性

爐內(nèi)脫硫效率的高低，直接取決于煤中含硫量的高低。一般來講，燃煤中含硫量越高，脫硫效率就越高，但這并不代表SO2排放濃度低。在燃用高硫煤時(shí)，脫硫效率能達(dá)到90%甚至更高，但SO2排放濃度仍然不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以，為了降低SO2排放量，首先希望選用低硫煤，當(dāng)設(shè)計(jì)煤中確定后，則必須通過提高脫硫效率來降低SO2排放量。當(dāng)燃煤中含硫量過高時(shí)，單靠爐內(nèi)添加石灰石脫硫，已經(jīng)很難達(dá)到SO2國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求了，這時(shí)，還要進(jìn)行尾部煙氣的二次脫硫。

2.2.4 Ca/S摩爾比

隨著爐內(nèi)添加石灰石量的增加，脫硫效率逐漸提高，在Ca/S摩爾比小于2.5范圍內(nèi)，脫硫效率隨Ca/S摩爾比增加提高很快，當(dāng)繼續(xù)增加Ca/S摩爾比時(shí)，脫硫效率增加速度會(huì)明顯減慢。而且，Ca/S摩爾比過高還會(huì)帶來一些副作用，比如灰渣熱物理損失增大、鍋爐熱效率下降、排放濃度升高、尾部飛灰量增加、石灰石價(jià)格造成鍋爐運(yùn)行成本增加等。所以，我們在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，設(shè)置合格、經(jīng)濟(jì)的Ca/S摩爾比為2～2.5。

3 小結(jié)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各行業(yè)對電力需求的不斷增大，火電作為近期我國最主要的發(fā)電源，其排放的污染物位列第一，在當(dāng)今大力加強(qiáng)節(jié)能減排工作的同時(shí)，必須繼續(xù)加大火電廠煙氣脫硫技術(shù)的投資力度和研發(fā)力量，盡快將國外先進(jìn)的脫硫技術(shù)與國內(nèi)實(shí)際情況相結(jié)合,攻克一些技術(shù)瓶頸，促進(jìn)我國火電行業(yè)脫硫產(chǎn)業(yè)更快、更好地發(fā)展。

[1]武文江編著.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù).北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]孫克勤.電廠煙氣脫硫設(shè)備及運(yùn)行.北京：中國電力出版社，2007.

[3]孫衛(wèi)民.煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.電力環(huán)境保護(hù)，2003(4)：43～46.

[4]曾庭華,楊華,馬斌.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化[M].北京：中國電力出版社.ISBN7-5083-1794-7，2003.

[5]金定安，曹子棟.俞建洪.工業(yè)鍋爐原理.西安交通大學(xué)出版社，1986.11.

[6]張新生，等.燃煤煙氣脫硫.北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.

[7]國家統(tǒng)計(jì)局.中華人民共和國2005年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公告，2006.2.28.

[8]趙長遂.循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率控制因素分析，2007.