論石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

蔣會(huì)杰

摘 要：當(dāng)前，企業(yè)的環(huán)保功能日益成為國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必備要素，在電廠鍋爐煙氣排放中，控制SO2的排放一直為各國在環(huán)保及經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重要研究課題。石灰石-石膏濕法脫硫工藝是當(dāng)前國際上應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫工藝。本文介紹了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的生產(chǎn)工藝、反應(yīng)機(jī)理及其在我國的發(fā)展應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：脫硫技術(shù)；煙氣脫硫裝置；二氧化硫；石灰石；吸收塔

我國火力發(fā)電廠以煤炭為主要能源，因此由SO2的排放而產(chǎn)生的酸雨對(duì)我國的生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害，當(dāng)前，我國火力放電廠減少SO2排放的主要有煤炭洗選，潔凈煤燃燒技術(shù)及煙氣脫硫等方法。對(duì)于煤炭中的無機(jī)硫，通過煤炭洗選即可滿足除硫需要，而對(duì)于其中的有機(jī)硫分，目前使用較為廣泛的為煙氣脫硫技術(shù)。

1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝介紹

石灰石--石膏濕法脫硫原理是SO2在吸收塔內(nèi)與吸收劑的氣液傳質(zhì)過程，在整個(gè)反應(yīng)過程中，吸收劑通過吸收，吸附，氧化還原等反應(yīng)而分離生產(chǎn)出脫硫產(chǎn)物。

其工藝流程為：從鍋爐出來的煙氣首先經(jīng)過電除塵器進(jìn)行除塵，去除煙氣中的大顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)除塵后的煙氣在增壓風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入到吸收塔中，同時(shí)，將石灰石粉制成漿液，并將此漿液通過氣-氣換熱系統(tǒng)進(jìn)行降溫，降溫后的漿液通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)，漿液向下流動(dòng)，兩種物料在吸收塔內(nèi)進(jìn)行逆流接觸混合，此時(shí)，SO2與漿液中的碳酸鈣相接觸，在空氣作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成石膏（CaSO4·2H2O）。

整個(gè)過程中，循環(huán)漿液被循環(huán)泵連續(xù)不斷的向上輸送到噴淋層中，噴淋層設(shè)置有多層漿液噴嘴，根據(jù)鍋爐煙氣量開啟相應(yīng)的層數(shù)，漿液通過噴嘴噴出，在噴嘴的霧化作用下，氣液兩相物質(zhì)充分混合。每個(gè)循環(huán)泵與各自的噴淋層相連接，形成循環(huán)泵與噴淋層相對(duì)應(yīng)的單元制結(jié)構(gòu)。

在吸收塔底部，石膏漿液泵將二氧化硫與石灰石漿液反應(yīng)生成的石膏漿液送入石膏脫水系統(tǒng)，形成可利用工業(yè)石膏。同時(shí)凈化后的煙氣經(jīng)過安裝在吸收塔出口管道上的兩級(jí)除霧器將所攜帶的漿液霧滴去除，除霧器由聚丙烯材料制成，在吸收塔入口煙道處安裝有工藝水沖洗系統(tǒng)，通過設(shè)定特定程序，連續(xù)不斷的用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。

經(jīng)過除霧后的煙氣通常被冷卻到水蒸氣的飽和溫度，約五十度左右，通過氣-氣換熱系統(tǒng)將煙氣加熱到八十度以上，以保證煙氣能充分?jǐn)U散，并防止低溫?zé)熿F的下降，最后，潔凈的鍋爐煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪而排向大氣。

2 脫硫過程主反應(yīng)

（1）鍋爐煙氣中的SO2與水化合形成亞硫酸，亞硫酸電離成為氫離子和次硫酸根離子。

（2）次硫酸根離子與空氣中的氧氣反應(yīng)，氧化生成硫酸根離子。

（3）吸收劑中碳酸鈣在氫離子作用下，形成鈣離子。

（4）鈣離子與硫酸根離子在混合溶液中形成微溶物硫酸鈣

（5）硫酸鈣在漿液中在達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，結(jié)晶形成石膏（CaSO4·2H2O）。

在反應(yīng)過程中，一般通過調(diào)節(jié)注入石灰石漿液的量來控制pH值在5.5—6.2之間。

3 石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫工藝優(yōu)點(diǎn)

石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫是當(dāng)前各火力發(fā)電廠使用最廣泛的脫硫技術(shù)。近年來，隨著各地對(duì)此工藝的投入及使用，其在環(huán)保、成本、使用操作方面優(yōu)勢愈發(fā)明顯：

（1）高達(dá)95%的脫硫效率，很好的解決了煤電企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。

（2）吸收塔處理量高，滿足鍋爐煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)；

（3）滿足所有含硫煤煤種的煙氣排放，適用面廣范；

（4）吸收劑為石灰石，成本低，易獲??；

（5）技術(shù)較為成熟，設(shè)備運(yùn)行可靠性高；

（6）脫硫形成的副產(chǎn)物石膏可以進(jìn)行工業(yè)利用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝在我國的發(fā)展應(yīng)用

近年來，我國煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展很快，濕法煙氣脫硫比例達(dá)到85%，已投運(yùn)的煙氣脫硫FGD裝置多以進(jìn)口為主，F(xiàn)GD技術(shù)國產(chǎn)化工作近幾年進(jìn)展較快，其中一些脫硫工藝裝置已進(jìn)入工業(yè)化和商業(yè)化階段。

上世紀(jì)九十年代初，我國首次在重慶一電廠的發(fā)電機(jī)組上安裝了由日本三菱公司研發(fā)的一套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，每臺(tái)脫硫裝置設(shè)計(jì)處理煙量為108.7萬立方米/小時(shí)，燃煤含硫量為4.02%，入口煙氣二氧化硫濃度約為3500ppm，脫硫率大于95%。脫硫吸收劑為石灰石粉，并利用脫水機(jī)對(duì)脫硫石膏進(jìn)行脫水處理。且該廠二期工程2臺(tái)360MW機(jī)組仍采用石灰石-石膏濕法脫硫裝置，并于2000年建成投入運(yùn)行。另外，重慶發(fā)電廠、杭州半山電廠、北京第一熱電廠，廣東瑞明電廠、貴州安順電廠、北京石景山熱電廠等均使用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝，并且，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來我國工程技術(shù)人員在充分消化吸收國外先進(jìn)脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型脫硫裝置得到了快速的發(fā)展。

5 我國煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展論述

我國是煤炭生產(chǎn)大國，煤炭被廣泛應(yīng)用于電力、化工等領(lǐng)域，其在我國電力系統(tǒng)的使用直接影響國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而在日益已環(huán)境保護(hù)主題的今天，電廠鍋爐排放的二氧化硫成為當(dāng)前環(huán)保工作的惡疾。因此如何平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境保護(hù)，尋找雙贏點(diǎn)是我國企業(yè)未來發(fā)展的方向。在煙氣脫硫系統(tǒng)中，具有較高脫硫效率和較低投入成本的石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝成為當(dāng)前鍋爐煙氣脫硫的主流工藝。然而石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)是切實(shí)可行的，但鑒于我國的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，且在根治二氧化硫方面起步較晚，投資大量的財(cái)力物力去發(fā)展改進(jìn)此工藝，仍有較多問題需要去克服，如在吸收塔內(nèi)，由于反應(yīng)物質(zhì)及中間產(chǎn)物的腐蝕性，設(shè)備的防腐需要較高的要求，但當(dāng)前國外的防腐材料較為昂貴，通過技術(shù)條件提高國產(chǎn)防腐材料研究是當(dāng)前國產(chǎn)脫硫技術(shù)需要解決的問題。當(dāng)前，國內(nèi)的脫硫技術(shù)多為從國外引進(jìn)，如何將工藝技術(shù)吸收并大膽創(chuàng)新，結(jié)合運(yùn)行實(shí)踐及國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)條件，形成符合中國企業(yè)推廣使用的脫硫工藝裝置也將是我國未來脫硫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心。同時(shí)，加強(qiáng)政府部門的監(jiān)管力度，政府相關(guān)部門應(yīng)該積極協(xié)調(diào)，并制定切實(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施來處理脫硫產(chǎn)業(yè)爆炸式發(fā)展，通過制定相關(guān)規(guī)范，設(shè)定嚴(yán)格的準(zhǔn)入門檻，制定相關(guān)的法律法規(guī)，依法對(duì)脫硫設(shè)施的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管，才能真正開辟一條適合我國國情的環(huán)保之路。

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