淺談火電廠石灰石/石膏濕法脫硫的應(yīng)用

張毓坤

[摘 要]隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能減排漸漸得備受關(guān)注。在我國，煤是主要能源，燃燒時產(chǎn)生硫化物，對我國的環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，因此如何在燃煤鍋爐運行的過程中對硫化物和氮氧化物進(jìn)行同時處理是當(dāng)今急需解決的重要問題。本文主要闡述了脫硫的對策，以供參考。

[關(guān)鍵詞]燃用高硫煤；脫硫；分析與對策

中圖分類號：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0272-01

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于煤炭能源的需求量日益增加，煤炭資源帶給人們生活帶來便利的同時也產(chǎn)生一系列的消極的影響，其中最為主要的危害就是導(dǎo)致酸雨問題的加重。造成我國酸雨危害的主要類型是硫酸型酸雨，有90%以上的SO2都是來源于煤炭資源的使用，因此，采取合理的煙氣脫硫技術(shù)是控制煤炭燃燒中SO2含量的重要舉措，也是抑制我國酸雨產(chǎn)生的關(guān)鍵措施。

一、石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)的概述

1、石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用分析

目前，對于煤炭燃燒中SO2的脫硫方法主要有石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)、荷電干吸收劑噴射技術(shù)、循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部噴鈣加尾部增濕活化脫硫技術(shù)等等，在這些方法中，石灰石/石膏濕法脫硫的技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍最為廣泛。

2、脫硫的原理分析

石灰石/石膏濕法脫硫的技術(shù)是利用石灰石作為吸收劑。它的脫硫原理主要是：SO2在進(jìn)入吸收塔煙氣中后被吸收變化為H2SO3，這時候的H2SO3經(jīng)過反應(yīng)后被分離為H+和HSO3離子，然后一部分的HSO3在煙氣中O2的作用下被氧化為H2SO4，然后又和漿液中的CaCO3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO4·2H2O；剩下的部分HSO3-在吸收塔貯槽中在空氣的氧化作用下生成H2SO4再和原料中的CaCO3發(fā)生中和作用，形成CaSO4·2H2O。從上述分析可看出，石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)在進(jìn)行脫硫時主要由兩部分過程組成，即吸收和氧化。采用化學(xué)方程式表達(dá)反應(yīng)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/石膏濕法脫硫技術(shù)

1、循環(huán)流化床干法脫硫（CFB-FGD）工藝

典型的循環(huán)流化床干法脫硫工藝原理是采用消石灰作為脫硫吸收劑，在脫硫塔內(nèi)與預(yù)除塵后的煙氣接觸混合，煙氣中的SO2、SO3、HF 和HCl與Ca（OH）2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后生成相應(yīng)的副產(chǎn)物CaSO3·1/2H2O、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O、CaF、CaSO4·1/2H2O等，從而達(dá)到脫除二氧化硫的目的。凈化后的含塵煙氣從脫硫塔頂部側(cè)向排出，進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行氣固分離，再通過引風(fēng)機經(jīng)煙囪排放。煙氣循環(huán)流化床（CFB-FGD）脫硫工藝副產(chǎn)物是一種干態(tài)的混合物，它包含飛灰、消石灰反應(yīng)后產(chǎn)生的各種鈣基化合物（主要成分為CaSO4·1/2H2O，CaSO3·1/2H2O）、未完全反應(yīng)的吸收劑Ca（OH）2及吸收劑中所含少量雜質(zhì)等，可用于廢礦井填埋、鋪路、水泥摻合料、制造防噪聲墻等。

CFB-FGD系統(tǒng)由預(yù)電除塵器、吸收劑制備及供應(yīng)、脫硫塔、物料再循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、流化風(fēng)系統(tǒng)、脫硫后除塵器以及儀表控制系統(tǒng)等組成。國內(nèi)干法脫硫工藝多運用在脫硫效率不超過95%的300MW及以下容量機組上。在國內(nèi)采用干法脫硫的火電廠有：河北邯峰電廠（2×660MW）、臨沂電廠（1×135MW）等二十多個電廠。

2、主要系統(tǒng)和系統(tǒng)圖

2.1吸收劑制備與供應(yīng)系統(tǒng)

漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式，不同的制漿方式所對應(yīng)的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、石灰石漿液箱、攪拌器、石灰石漿液輸送泵等。漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90%小于325 目。

2.2吸收塔系統(tǒng)

吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD 設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3 等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應(yīng)性等優(yōu)點而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。噴淋塔內(nèi)部由除霧器、噴淋層、攪拌器、氧化噴槍等設(shè)備組成。

2.3石膏脫水系統(tǒng)

石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計形式：均采用二級脫水處理形式，石膏脫水系統(tǒng)組成：石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮帶脫水機（含水環(huán)真空泵、濾布沖洗水系統(tǒng)、濾餅沖洗水系統(tǒng)）等設(shè)備。

一級脫水采用石膏漩流處理：由石膏排出泵將吸收塔內(nèi)石膏混合漿液（濃度12-18%）送至石膏漩流站，處理后溢流返回吸收塔，底流（濃度40-50%）送至二級脫水設(shè)備，二級脫水設(shè)備通常采用真空皮帶脫水機，將水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到90%以上，自由水分低于10%Wt 的成品石膏外運。

2.4煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)包括煙道（原煙道和凈煙道）、煙氣擋板、密封風(fēng)機、脫硫增壓風(fēng)機（現(xiàn)好多電廠取消，由脫硫阻力由引風(fēng)機克服）等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。

2.5廢水處理系統(tǒng)

廢水處理系統(tǒng)設(shè)有中和、沉淀、絮凝反應(yīng)箱、澄清池、壓濾機、加藥設(shè)備等，主要是將FGD 系統(tǒng)的Cl-含量降低后排放，處理出水一般要求COD 指標(biāo)達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)。中和處理采用石灰處理，主要處于沉淀后的泥渣便于脫水處理。

2.6事故排放系統(tǒng)

事故排放系統(tǒng)主要由事故漿罐、區(qū)域漿池及排放管路組成。事故排放系統(tǒng)可以采用地上式、地下式。采用地下式時，一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置頂進(jìn)式攪拌器，攪拌效果較差，占地較大，且不易徹底排空；采用地上式時，一般采用鋼結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置側(cè)進(jìn)式攪拌器，在寒冷地區(qū)需要采取保溫措施。設(shè)置地坑，用于吸收塔、事故漿液罐的排空及現(xiàn)場沖洗收集回用。

2.7工藝水、工業(yè)水系統(tǒng)

為有效的利用水資源，可以根據(jù)工藝要求采用分質(zhì)供水形式，分為工藝水系統(tǒng)和工業(yè)水系統(tǒng)。工業(yè)水系統(tǒng)水質(zhì)較好，主要用于設(shè)備冷卻水、制漿用水、藥品配制用水等；工藝水系統(tǒng)可以采用廠內(nèi)回用水，主要用于設(shè)備及管道的沖洗。一般FGD 系統(tǒng)的水量消耗主要為煙氣蒸發(fā)攜帶，其余小部分為廢水排放消耗。

2.8控制系統(tǒng)

控制方式采用集中控制方式，F(xiàn)GD 及輔助系統(tǒng)設(shè)一個集中控制室，控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)DCS。主要功能系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）和煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）測量原煙氣成份。分析測量采用多組氣體分析儀，測量信號進(jìn)入DCS 并在FGD 控制室中進(jìn)行監(jiān)測和控制。一般系統(tǒng)進(jìn)出口各設(shè)置一套CEMS 系統(tǒng)，用于系統(tǒng)的運行監(jiān)控調(diào)節(jié)。

結(jié)束語

隨著環(huán)保力度在不斷加大，國家對SO2和NOx的排放明確限制，作為SO2和NOx排放大戶的燃煤火電廠整治勢在必行。目前，煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是控制煙氣中的SO2和NOx最為有效的途徑，同時脫硫脫硝新技術(shù)已成為大氣污染控制領(lǐng)域中前沿性的研究方向，研究開發(fā)經(jīng)濟、有效、更低費用的新型煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是科技工作者的努力方向。

參考文獻(xiàn)

[1]張翔宇.活性炭煙氣脫硫脫硝集成工藝研究及廢液燃燒煙氣脫硫方案[D].天津大學(xué)，2009.