石灰石- 石膏法、钠钙双碱法烟气脱硫工艺比较

张 威 顿 磊，2 曹晓润 李玉春

1河南建筑材料研究设计研究院有限责任公司（450002）

2 河南省科学院质量检验与分析测试研究中心（450002）

0 引言

随着工业化的不断发展，大气污染成为全世界需面对的环境保护问题。工业生产排放的二氧化硫（SO2）是大气的主要污染物之一，早在100 年前就有人进行烟气脱硫技术的研究，目前SO2控制技术已超过200 种， 这些技术归纳起来可分为三大类：燃烧前脱硫，如洗煤、微生物脱硫；燃烧中脱硫，如工业性煤固硫、炉内喷钙；燃烧后脱硫，即烟气脱硫（FGD）。FGD 法是世界上唯一大规模商业化的脱硫技术， 主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO2，并使其转化为较稳定的硫化物。

吸收法处理是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程。在这一过程中， 既有某些气体在溶液中溶解的物理吸收，也有气液中化学物质之间发生化学反应的化学吸收。吸收法的特点是既能吸收有害气体，又能除掉排气中的粉尘，化学吸收不是纯溶解过程，吸收效率高，是目前应用较多的有害气体处理方法。

现阶段燃烧后烟气脱硫技术以湿法为主，其工艺相对成熟可靠、经济实用、操作简单、管理方便，其中“石灰石-石膏法”和“钠钙双碱法”的应用较为广泛。

1 石灰石- 石膏法

石灰石-石膏法是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，我国大多数火力发电厂烟气脱硫均采用此技术。 石灰石-石膏法的工艺原理为：将石灰石粉与定量的水混合制成浆液， 再与烟气完全混合在一起； 烟气中所含的碳酸钙与SO2发生化学反应，形成亚硫酸钙； 空气的氧又与亚硫酸钙发生氧化反应，形成硫酸钙，在达到饱和状态时，慢慢结晶为二水石膏；烟气通过洗涤除去SO2后，经加热（或不加热）通过烟囱进入大气。石灰石粉一般容易获得，价格相对低廉；脱硫产物易处理，对工人操作水平要求低；但由于循环系统比较复杂，附属设施较多，用电量大；此法广泛应用于电厂和大型集中供热项目。

石灰石-石膏法的反应原理如下：

溶解吸收反应：

氧化结晶反应：

石灰石-石膏法脱硫工艺的脱硫效率高达95%，工艺相对成熟，设备投资低、运行可靠、运维费用少，但需处理好结垢和腐蚀问题。

石灰石-石膏法烟气脱硫的副产物是含水量小于10%的石膏，副产石膏本身具有纯度高、表面潮湿、颗粒松散细小等特征，具有很高的黏附性，所以容易附着在设备上，并导致管道堵塞等问题。 副产石膏综合利用途经较多，可用作水泥生产辅料、筑路材料、建材等，基本不产生二次污染。

2 钠钙双碱法

钠钙双碱法脱硫的工艺原理：先用钠基吸收液进行烟气脱硫， 然后再用石灰石粉再生脱硫剂脱硫；钠基脱硫剂吸收二氧化硫，因为氢氧化钠是强碱，所以二氧化硫的溶解度很高，不会造成结晶问题，也就不会导致堵塞；脱硫产物被排进再生池内，并与氢氧化钙产生化学反应，生成的钠基脱硫剂重新进入系统循环使用。

如今的钠钙双碱法烟气脱硫技术得到了高速发展，整个反应过程是在液、气相之间进行，避免了系统结垢问题。

钠钙双碱法的反应原理如下：

吸收反应：

再生反应：

钠钙双碱法脱硫工艺简单、吸收效率高、节省投资费用，但运维成本高，一般适用于中小型燃煤锅炉脱硫和石油焦煅烧脱硫，其系统脱硫率能够达到90%以上。

钠钙双碱法能节省碱耗，其脱硫产物最终是石膏浆， 具体为CaSO3、CaSO4、 部分被氧化的Na2SO4及粉尘。 少量不能再生的Na2SO4带入石膏浆液中，使得石膏浆中含有固体杂质，影响石膏的质量。

3 结语

石灰石-石膏法脱硫工艺简单、技术相对成熟、脱硫效率高，副产物为石膏；钠钙双碱法脱硫工艺吸收效率高，可避免系统结垢和堵塞，副产物成分较为复杂。

目前应用中的湿法烟气脱硫工艺均有其优点和缺点，有必要对其进行优化，并拓宽副产石膏综合利用的有效途径。