火电厂烟气湿法脱硫处理工艺及应用

　　摘要：近年来，随着全球经济的快速发展，环境问题越来越引起人们的关注。火电厂锅炉烟气中二氧化硫的排放量对空气环境质量有着极大的影响。石灰石湿法烟气脱硫是目前火电厂使用最广泛的一种，其脱硫过程反应速度快、脱硫效率高，综合经济性能较好，中国大多数火电厂均采用了石灰石湿法工艺进行烟气脱硫。文章针对石灰石- 石膏湿法烟气脱硫技术工艺流程及原理和在实际中的应用进行了简要的介绍和分析。

　　关键词：火电厂;烟气脱硫;石灰石- 石膏;湿法脱硫;工艺

　　1 火电厂锅炉烟气中二氧硫对环境的危害

　　我国的煤炭产量居世界第一，而且高硫煤( 硫含量超过2.5%)的产量占煤炭总量的20%～25%。全国84% 的煤炭消耗是直接燃烧，燃烧过程中释放出大量的二氧化硫( 特别是热电厂和焦化厂等行业)，燃煤二氧化硫排放量超过总二氧化硫排放量的85%，对空气造成严重污染。二氧化硫是无色、透明、有刺激性臭味的气体。二氧化硫遇见水蒸气反应生成亚硫酸(SO2+H2O→H2SO3)，而亚硫酸是酸雨的主要成份。二氧化硫在室内遇见水蒸气就会腐蚀建筑物内金属部分。房屋建筑就会减少寿命。大气中二氧化硫浓度在0.5ppm 以上对人体已有潜在影响;在

　　400～500ppm 之间，人们有溃疡和肺水肿，直到窒息而死。二氧化硫与大气中的烟雾相互作用。当空气中二氧化硫浓度为0.21PPM 时，烟雾浓度超过3.3mg/L，可能会增加呼吸系统疾病的发病率，慢性病人的病情迅速恶化。减少空气中二氧化硫的污染，提高空气质量迫在眉睫。

　　2 烟气脱硫技术探讨

　　近年来，世界各国在火电厂锅炉烟气脱硫技术方面进行了大量研发，开发了多种脱硫技术。主要有：(1) 燃烧前脱硫。对煤进行化学、物理或生物脱硫方法。物理法一般可去除硫的20%～40%;化学法投资相对较大;生物法目前处于研究阶段，估计脱硫效率可达到80%～90%。(2) 燃烧脱硫技术。在煤燃烧过程中进行脱硫，主要有炉内喷钙，循环硫化床(CFB, PCFB),脱硫效率一般可达到50%～70%。(3) 燃烧后烟气脱硫技术( 简称 FGD)，如湿法，简单湿法，干法，半干法，氨法等。

　　由于烟气脱硫(FGD) 效率较高，国内绝大多数火电厂锅炉均采用了此工艺进行脱硫。在所有烟气脱硫(FGD) 工艺中，石灰石- 石膏法烟气脱硫技术比较受到国内外火电企业的欢迎。据不完全统计，在所有火电企业烟气脱硫技术中，石灰石- 石膏法脱硫工艺大约占总量的75% 以上。而国内已投产的火电厂和电厂烟气脱硫技术中，石灰石- 石膏湿法脱硫技术占91% 以上。该技术的优点是：适用煤种广、脱硫效率高、脱硫剂价格低廉、来源广泛。石灰石- 石膏湿法脱技术是最成熟、运行状况最稳定的脱硫技术，它的脱硫效率一般都在90% 以上，而作为副产品石膏可以回收利用。

　　3 火电厂烟气石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术探讨

　　石灰石- 石膏湿法脱硫工艺采用石灰石(CaCO3) 作为脱硫剂。由于石灰石(CaCO3) 有良好的化学活性和低廉的价格，已经成为世界上最常使用的脱硫剂。一般来说，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺主要包括以下几种：石灰石浆液制系统、烟气系统、SO2 吸收系统、石膏脱水系统等。

　　石灰石-石膏湿法脱硫系统(即脱硫岛或称FGD 系统)是一个完整的工艺系统，主要分成以下几个分系统：脱硫烟气系统、SO2 吸收系统、石灰石浆液制备与供应系统、石膏脱水系统、排放系统等。脱硫岛的主要设备有升压风机、吸收塔及循环泵、氧化风机、除雾器、旋流器等。脱硫岛同时配置有电气、热控设备及DCS 系统、消防及火灾报警等辅助系统。

　　3.1 石灰石浆液制备系统

　　将石灰石粉碎后，通过罐车运送到石灰粉筒仓，通过加料仓，加入溶解罐，和水配制成一定浓度的浆液，通常要求石灰石( 粒径小于或等于20mm)。然后用输送泵将石灰石浆液输送至石灰石浆液箱，再经过石灰石浆液泵将成品浆液输送至吸收塔。

　　3.2 烟气系统和吸收系统

　　烟气从引风机进入吸收塔底部后，烟气中的二氧化硫和石灰石浆液进行化学反应生成亚硫酸钙(CaCO3+H2SO3→CaSO3 +CO2+H2O)。同时亚硫酸钙经过强制氧化进一步转化为硫酸钙(2CaSO3+O2=2CaSO4)。烟气通过引风机进入吸收塔，与上部喷淋层的浆液逆流接触，脱硫吸收反应后。脱硫后的净烟气将所携带的液滴通过吸收塔的顶部除雾器除去，然后进入烟囱，排放到大气中。为了使石灰石浆液和SO2 反应处于最佳状态，运行人员必须加强浆液浓度调节。一般来说，运行人员主要通过对浆液pH值分析，来及时对浆液浓度进行调整。二氧化硫最佳反应的pH值是4.2～5.8。

　　烟道采用普通钢制烟道, 原烟气烟道除吸收塔入口一段烟道考虑受湿烟气影响而采取防腐内衬外，其它部分由于烟气温度较高, 均无需防腐处理。吸收塔出口后的净烟气烟道由于烟气温度已降至50℃以下, 达到酸露点, 因此采用玻璃鳞片树脂涂层作为钢制烟道内壁的防腐层S O 2 吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、除雾器、循环浆液泵和氧化风机等设备。

　　在吸收塔内，烟气中的SO2 被吸收浆液洗涤并与浆液中的C a C O 3 发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化， 最终生成石膏( C a S O 4·2 H 2O ) ，石膏由石膏浆液排出泵排出，送入石膏处理系统脱水。烟气从吸收塔出来后，经过二级除雾器，以除去脱硫后烟气夹带的细小液滴，使烟气在含雾量低于7 5 m g / N m 3 (干态)下排出。吸收塔浆液池中的pH 通过石灰石浆液的投量控制在5.6～5.8，如果pH值超过此值, 吸收塔会有结垢问题出现; 如果pH值低于此值，浆液的吸收能力下降, 最终影响到S O 2 的脱除率和副产品石膏质量。

　　3.3 工艺水系统

　　工艺水系统应满足石灰石烟气湿法脱硫工艺装置正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水。

　　电力论文投稿刊物：《东北电力技术》Northeast Electric Power Technology(月刊)1980年创刊，办刊宗旨是促进东北电网的技术进步，提高电网的管理水平和经济效益。在内容上坚持理论结合实际，主张先进性和实用性并重，注意层次性，适当考虑知识性。

　　3.4 排空系统

　　石灰石烟气湿法脱硫工艺装置设置一个滤液箱，负责脱水浆液收集和担负事故浆液箱作用，事故浆液箱的容量应该满足所有吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求。吸收塔浆液池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次石灰石烟气湿法脱硫装置启动时的晶种。

　　5 结语

　　湿法烟气脱硫系统采用的是在目前脱硫市场上占据主导地位的成熟的烟气脱硫技术。与国内现投入运行的相类似的系统相比较，结构简单，脱硫效率高，运行费用较低，比较适合我国国情，可为同类机组选取脱硫设备提供参考和比较。

　　参考文献：

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　　[3] 白学利，郑晓永，张瑾. 湿法脱硫烟囱腐蚀现状及防腐方案的选择[J]. 热力发电，2015 (02): 68-69.

　　作者：徐雄伟