燃煤电厂湿法石灰石烟气脱硫技术的分析

李林

摘 要：在我国工业生产过程中，尤其是火电厂在运营过程中，二氧化硫的排放量不断增加，给环境带来了严重的危害，因此，烟气脱硫技术就显得尤为重要。目前，烟气脱硫技术主要有吸附法、电子束法等，从实际需求来看，石灰石-石膏湿法脱硫技术应用较为广泛。文章介绍了燃煤电厂使用的湿法石灰石烟气脱硫技术，分析了湿法石灰石脱硫技术在应用过程中影响脱硫效率的因素，旨在为今后相关技术研究提供参考。

关键词：燃煤电厂 烟气脱硫 技术分析

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0121-02

在我国社会经济高速发展背景下，对电力需求越来越大。数据调查分析，2015年我国燃煤消费总量高达43亿t，较2003年相比，用量增加5倍之多。燃煤量的增加满足了我国发展的用电需求，但是大量煤燃烧造成了二氧化硫、二氧化碳气体大量的排放，污染环境。燃煤电厂一方面满足了社会用电需求，另一方面也会产生有害物质，对生态环境造成污染，尤其是二氧化硫作为主要污染产物对环境的影响十分严重。

1 湿法石灰石烟气脱硫技术概述

湿法石灰石烟气脱硫技术原理是粉末状的石灰石与水混合形成石灰石浆液，以石灰石浆液为吸收剂实现对排放烟气中的二氧化硫进行吸收。石灰石浆液具有液体的特性，与烟气之间的接触面大，且反应速度快，吸收率较高。从实践经验来看，当钙硫比在1.1～1.25之间时，石灰石烟气脱硫技术的脱硫效率不低于98%。

湿法石灰石烟气脱硫分为两个阶段，分别是吸收和氧化。首先石灰石浆液会吸收烟气中的二氧化硫，并生成亚硫酸钙，之后通过氧化作用生成硫酸钙。这种处理方法的主要流程为：烟气从冷却塔进入，通过洗涤、降温以及增湿等可以将烟气中90%左右的烟尘除去，之后会进入到吸收塔内，在吸收塔内烟气与石灰石浆液接触完成脱硫，经过脱硫的烟气再次经过雾沫去除、加热器升温等最终排放到大气中去。吸收过二氧化硫的石灰石浆液经氧化塔被压缩空气氧化，被氧化的石灰石浆液经过增稠、脱水等环节就可以得到产物——石膏。

这种方法在国内外烟气脱硫中应用较为广泛，特别是日本一些火力发电厂应用湿法石灰石烟气脱硫技术较为成熟。该技术应用优势主要体现在以下几个方面：首先，技术应用较为成熟，相关方面的经验丰富；其次，作为吸收剂，石灰石的来源较多，成本低廉，材料较为常见；最后，湿法石灰石烟气脱硫技术的脱硫效率高达90%以上，经过处理后的烟气符合排放标准。我国在这一技术应用方面也具有一定的优势。近年来，随着我国与国际市场的接轨，技术应用和设备采购也不再成为难题，投入成本降低，尤其是一些先进的技术可以直接引进并应用，这也为我国脱硫产业的深入发展提供了强有力支持。但值得注意的是，湿法石灰石烟气脱硫技术应用也存在着一定的弊端，例如吸收剂和反应产物具有一定的粘度，容易造成吸收塔等设备出现结垢或者是堵塞的问题，使用一段时间后设备部件容易出现磨损，在工艺流程中，一旦污泥利用程度不佳，那么极易出现二次污染问题。

2 影响电厂湿法石灰石烟气脱硫工艺的因素

我国电厂针对二氧化硫的控制主要分为三个阶段，即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种，其中尤以燃烧后脱硫技术应用最为广泛。烟气脱硫技术主要有干法半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫，烟气脱硫利用了酸碱中和原理，二氧化硫是酸性，与碱会发生中和反应，并生成亚硫酸盐或是硫酸盐，从而实现脱硫的目的。目前与二氧化硫发生中和反应的碱性物质主要有石灰石、生石灰、熟石灰、氨和海水等。

作为当前应用最为广泛的脱硫技术，湿法脱硫技术应用较为成熟，脱硫效率高达98%。该技术所使用的原材料为石灰，取材方便，成本低廉。然而近年来为了满足日益增长的用电需求，我国燃煤电厂规模逐渐扩大，发电量成倍增加，随之而来就是烟气排放量增加，对环境的污染越来越严重，湿法脱硫技术在电厂脱硫环节中受到多方因素影响。

2.1 烟气出口温度与脱硫效率影响关系分析

通过文献和实践，二氧化硫与石灰石浆液之间的化学反应属于放热反应，若烟气温度高，那么两者之间的反应必然会受影响，同时二氧化硫的溶解度也会受到一定的影响，因为温度越高气体的溶解度越低，对脱硫效率产生一定的影响。而若烟气温度较低，达不到烟气排放的温度标准。因此，温度对脱硫效率的影响比较显著，一旦温度控制不到位，那么脱硫效率必然大受影响，造成烟气品质无法满足超低排放标准，在应用湿法石灰石脱硫技术进行烟气处理过程中，必须对烟气入口温度进行严格的控制。

2.2 烟气二氧化硫浓度与脱硫效率影响关系分析

二氧化硫溶解吸收是一个可逆反应，因此烟气气体含量也会对该反应的进行造成一定的影响。若烟气中二氧化硫含量较高时，它在气相中分压也会增大，那么气相向液相中的传质效率也会增加，从理论层面分析脱硫效率增加，但是气相中的二氧化硫被吸收较快，那么液相中的脱硫效率会明显降低，综合的结果就是整体脱硫效率降低。例如B电厂装机容量为300MW，脱硫系统设计烟气处理能力为995999m3/h，设计烟气二氧化硫质量浓度为3400mg/h3，喷淋层设计为4层，pH值为5.4。上述工况条件下二氧化硫浓度与脱硫效率之间的影响关系为：随着二氧化硫浓度的增加，湿法脱硫工艺脱硫效率降低，但是效果并不明显。总之，烟气中二氧化硫浓度低时，脱硫效率更佳。

2.3 烟气的气液比与脱硫效率的影响关系分析

液气比指的是经吸收塔单位体积的烟气量与喷淋浆液量的比值。通过该比值可以控制烟气与石灰石浆液的接触面积。当其余参数固定的条件下，液气比增加，液体反应溶液的体积增加，湿法脱硫工艺的脱硫效率增加，提升脱硫工艺效果。但从亨利定律角度分析，气相在溶液中的溶解度与该气相在气液两相分界面上的分压是正比例关系，换句话说就是即使反应溶液大量增加，但是溶解度也是有一个极限的，一旦达到这个极限，再增加反应溶液也不会提升脱硫效率，反而会增加脱硫成本。

2.4 反应液pH值与二氧化硫去除效率的影响关系分析

二氧化硫溶液是酸性溶液，在中和反应持续进行条件下，石灰石浆液的pH值也会越来越小，会对二氧化硫的吸收效率产生显著影响。在这种情况下，如果单纯地提高pH值可以在一定程度上增加脱硫效率，但是同时也会对石灰石的溶解速度造成阻碍，从而降低反应吸收剂的含量，对脱硫效率造成影响。在pH值较高条件下，中和反应产物亚硫酸钙的氧化效率会明显降低，结垢问题会越来越严重，因此在进行湿法石灰石烟气脱硫技术应用过程中，必须严格控制pH值。

湿法石灰石法应用过程中，如果反应副产物量超过反应物量时，石灰石吸收反应会停止，同时生成的固体结晶会附着在管道壁面上，或者是在设备底部沉积下来。为了避免这种问题的发生，可以应用强制氧化工艺。利用强制氧化作用可以让副产物亚硫酸钙生成硫酸钙，从而有效改善结晶结构现象。另外，湿法石灰石法反应的生成液是酸性的，因此不可避免地会存在腐蚀问题，因此在脱硫工艺中必须对腐蚀反应进行严格的控制，可以选择耐腐蚀性材料，实现安全生产，同时提升工艺效果。

3 结语

如何在实现安全生产的前提下最大限度地降低对环境的污染是当前電厂生产过程中应当关注的重要问题。文章通过对湿法石灰石烟气脱硫技术的分析得出，烟气入口温度、二氧化硫浓度、液气比、反应液pH值与烟气脱硫效率之间的存在一定的关系，因此，在脱硫技术工艺调整过程中可以从以上几个方面着手，协调生产与生态环境之间的关系。

参考文献

[1] 娄敏虹.石灰石-石膏法单塔双循环烟气脱硫pH值控制设计及优化[J].中国设备工程，2017（20）：113-114.

[2] 赵龙彬.燃煤烟气石灰石-石膏湿法脱硫影响因素研究[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2017（4）：423-425.

[3] 王艳.超低排放背景下燃煤电厂烟气控制技术费效评估[J].环境污染与防治，2017（3）：331-335.