浅谈火电厂石灰石/石膏湿法脱硫的应用

张毓坤

[摘 要]随着社会经济的发展，节能减排渐渐得备受关注。在我国，煤是主要能源，燃烧时产生硫化物，对我国的环境造成了严重的影响，因此如何在燃煤锅炉运行的过程中对硫化物和氮氧化物进行同时处理是当今急需解决的重要问题。本文主要阐述了脱硫的对策，以供参考。

[关键词]燃用高硫煤；脱硫；分析与对策

中图分类号：TH86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0272-01

引言

随着我国经济的快速发展，对于煤炭能源的需求量日益增加，煤炭资源带给人们生活带来便利的同时也产生一系列的消极的影响，其中最为主要的危害就是导致酸雨问题的加重。造成我国酸雨危害的主要类型是硫酸型酸雨，有90%以上的SO2都是来源于煤炭资源的使用，因此，采取合理的烟气脱硫技术是控制煤炭燃烧中SO2含量的重要举措，也是抑制我国酸雨产生的关键措施。

一、石灰石/石膏湿法脱硫技术的概述

1、石灰石/石膏湿法脱硫技术的应用分析

目前，对于煤炭燃烧中SO2的脱硫方法主要有石灰石/石膏湿法脱硫技术、荷电干吸收剂喷射技术、循环流化床锅炉内部喷钙加尾部增湿活化脱硫技术等等，在这些方法中，石灰石/石膏湿法脱硫的技术在我国的应用范围最为广泛。

2、脱硫的原理分析

石灰石/石膏湿法脱硫的技术是利用石灰石作为吸收剂。它的脱硫原理主要是：SO2在进入吸收塔烟气中后被吸收变化为H2SO3，这时候的H2SO3经过反应后被分离为H+和HSO3离子，然后一部分的HSO3在烟气中O2的作用下被氧化为H2SO4，然后又和浆液中的CaCO3产生化学反应生成CaSO4·2H2O；剩下的部分HSO3-在吸收塔贮槽中在空气的氧化作用下生成H2SO4再和原料中的CaCO3发生中和作用，形成CaSO4·2H2O。从上述分析可看出，石灰石/石膏湿法脱硫技术在进行脱硫时主要由两部分过程组成，即吸收和氧化。采用化学方程式表达反应就是如下算法：CaCO3+2SO2+H2O→Ca（HSO3）2+CO2↑

Ca（HSO3）2+1/2O2+H2O→CaSO4·2H2O+SO2

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O

Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O

二、石灰石/石膏湿法脱硫技术

1、循环流化床干法脱硫（CFB-FGD）工艺

典型的循环流化床干法脱硫工艺原理是采用消石灰作为脱硫吸收剂，在脱硫塔内与预除尘后的烟气接触混合，烟气中的SO2、SO3、HF 和HCl与Ca（OH）2进行化学反应，最后生成相应的副产物CaSO3·1/2H2O、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O、CaF、CaSO4·1/2H2O等，从而达到脱除二氧化硫的目的。净化后的含尘烟气从脱硫塔顶部侧向排出，进入布袋除尘器进行气固分离，再通过引风机经烟囱排放。烟气循环流化床（CFB-FGD）脱硫工艺副产物是一种干态的混合物，它包含飞灰、消石灰反应后产生的各种钙基化合物（主要成分为CaSO4·1/2H2O，CaSO3·1/2H2O）、未完全反应的吸收剂Ca（OH）2及吸收剂中所含少量杂质等，可用于废矿井填埋、铺路、水泥掺合料、制造防噪声墙等。

CFB-FGD系统由预电除尘器、吸收剂制备及供应、脱硫塔、物料再循环系统、工艺水系统、流化风系统、脱硫后除尘器以及仪表控制系统等组成。国内干法脱硫工艺多运用在脱硫效率不超过95%的300MW及以下容量机组上。在国内采用干法脱硫的火电厂有：河北邯峰电厂（2×660MW）、临沂电厂（1×135MW）等二十多个电厂。

2、主要系统和系统图

2.1吸收剂制备与供应系统

浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式，不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用）、粉仓（干粉制浆时用）、石灰石浆液箱、搅拌器、石灰石浆液输送泵等。浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。通常要求粒度为90%小于325 目。

2.2吸收塔系统

吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD 设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3 等有害气体的吸收。湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、湍球塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、适应性等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。喷淋塔内部由除雾器、喷淋层、搅拌器、氧化喷枪等设备组成。

2.3石膏脱水系统

石膏脱水系统设计形式：均采用二级脱水处理形式，石膏脱水系统组成：石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮带脱水机（含水环真空泵、滤布冲洗水系统、滤饼冲洗水系统）等设备。

一级脱水采用石膏漩流处理：由石膏排出泵将吸收塔内石膏混合浆液（浓度12-18%）送至石膏漩流站，处理后溢流返回吸收塔，底流（浓度40-50%）送至二级脱水设备，二级脱水设备通常采用真空皮带脱水机，将水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上，自由水分低于10%Wt 的成品石膏外运。

2.4烟气系统

烟气系统包括烟道（原烟道和净烟道）、烟气挡板、密封风机、脱硫增压风机（现好多电厂取消，由脱硫阻力由引风机克服）等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。

2.5废水处理系统

废水处理系统设有中和、沉淀、絮凝反应箱、澄清池、压滤机、加药设备等，主要是将FGD 系统的Cl-含量降低后排放，处理出水一般要求COD 指标达到二级排放标准。中和处理采用石灰处理，主要处于沉淀后的泥渣便于脱水处理。

2.6事故排放系统

事故排放系统主要由事故浆罐、区域浆池及排放管路组成。事故排放系统可以采用地上式、地下式。采用地下式时，一般采用混凝土结构，设置顶进式搅拌器，搅拌效果较差，占地较大，且不易彻底排空；采用地上式时，一般采用钢结构形式，设置侧进式搅拌器，在寒冷地区需要采取保温措施。设置地坑，用于吸收塔、事故浆液罐的排空及现场冲洗收集回用。

2.7工艺水、工业水系统

为有效的利用水资源，可以根据工艺要求采用分质供水形式，分为工艺水系统和工业水系统。工业水系统水质较好，主要用于设备冷却水、制浆用水、药品配制用水等；工艺水系统可以采用厂内回用水，主要用于设备及管道的冲洗。一般FGD 系统的水量消耗主要为烟气蒸发携带，其余小部分为废水排放消耗。

2.8控制系统

控制方式采用集中控制方式，FGD 及辅助系统设一个集中控制室，控制系统采用分散控制系统DCS。主要功能系统包括：数据采集系统（DAS）、顺序控制系统（SCS）、模拟量控制系统（MCS）、电气控制系统（ECS）和烟气连续排放监测系统（CEMS）测量原烟气成份。分析测量采用多组气体分析仪，测量信号进入DCS 并在FGD 控制室中进行监测和控制。一般系统进出口各设置一套CEMS 系统，用于系统的运行监控调节。

结束语

随着环保力度在不断加大，国家对SO2和NOx的排放明确限制，作为SO2和NOx排放大户的燃煤火电厂整治势在必行。目前，烟气脱硫脱硝一体化技术是控制烟气中的SO2和NOx最为有效的途径，同时脱硫脱硝新技术已成为大气污染控制领域中前沿性的研究方向，研究开发经济、有效、更低费用的新型烟气脱硫脱硝一体化技术是科技工作者的努力方向。

参考文献

[1]张翔宇.活性炭烟气脱硫脱硝集成工艺研究及废液燃烧烟气脱硫方案[D].天津大学，2009.