石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺介绍

1、概述

大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨，严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统，危害心血管健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。

随着我国的经济发展，解决燃煤电厂二氧化硫大气污染问题已刻不容缓。为此国家环保总局规定，凡国务院划定的酸雨、二氧化硫“两控区”内的所有新建火电厂必须配套建设脱硫设施。随着国家环保排放标准的日益严格，老火电机组进行脱硫改造也势在必行。

二氧化硫污染控制技术颇多，诸如改善能源结构、采用清洁燃料等，但是，烟气脱硫也是有效削减SO2排放量不可替代的技术。烟气脱硫的方法甚多，但根据物理及化学的基本原理，大体上可分为吸收法、吸附法、催化法三种。吸收法是净化烟气中SO2的最重要的应用最广泛的方法。吸收法通常是指应用液体吸收净化烟气中的SO2，因此吸收法烟气脱硫也称为湿法或湿式烟气脱硫。

湿法烟气脱硫过程是气-液反应，脱硫效率高，在钙硫比等于1时，可达到95%以上的脱硫效率，单机烟气处理量大，对煤种的适应性好，适合于大型燃煤电厂的烟气脱硫。

2、石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺介绍

根据各种不同的吸收剂，湿法烟气脱硫可分为石灰石/石膏法、氨法、钠碱法、铝法、金属氧化镁法等，每一类型又因吸收剂不同，工艺过程多种多样，但他们也具有相似的共同点：含硫烟气的预处理（如降温、增湿、除尘），吸收，氧化，富液处理（灰水处理），除雾（气水分离），被净化后的气体再加热，以及产品浓缩和分离等。在现有的烟气脱硫工艺中，石灰石-石膏湿法脱硫工艺是技术最为成熟、应用最为广泛的烟气脱硫工艺，简要流程如下：外购石灰石粉加水制成含固量约为30%的浆液作为脱硫吸收剂，泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部浆池鼓入的氧化空气进行反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。从吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴后经烟囱排入大气。石灰石－石膏湿法烟气洗涤工艺分为自然氧化和强制氧化两种，其主要区别是是否在吸收塔底部的持液槽中通过空气把亚硫酸钙氧化成石膏（CaSO4.H2O）。目前，强制氧化工艺已成为优先选择的脱硫工艺。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理如下：

1、烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸并离解成HSO3-和SO32-离子。

化学反应式如下：SO2＋H2O→H+＋HSO3-     HSO3-→H+＋SO32-  

2、产生的H+促进CaCO3溶解，生成一定浓度的Ca2+与SO32-或HSO3-结合生成CaSO3和Ca（HSO3）2。

化学反应式如下：Ca2+＋SO32-→CaSO3      Ca2+＋HSO3-→Ca（HSO3）2

3、反应过程中，一部分SO32-和HSO3-被氧化成SO42-和HSO4-。

化学反应式如下：SO32-＋1/2O2→SO42-     HSO3-＋1/2O2→HSO4-

4、溶液中存在的大量SO32-及HSO3- 被鼓入的空气强制氧化转化为SO42- ，而生成石膏结晶（CaSO4·2H2O）。

化学反应式如下：Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4·2H2O。

3、吸收法烟气脱硫中对吸收剂的选择

在化学吸收烟气脱硫中，吸收剂的性能从根本上决定了SO2吸收操作的效率，因而对吸收剂的性能有一定的要求：

1、吸收能力高要求对SO2具有较高的吸收能力，以提高吸收速率，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗。

2、选择性能好要求对SO2具有良好的选择性能，对其他组分不吸收或吸收能力很低，确保对SO2具有较高的吸收能力。

3、挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生，粘度小，比热小。

4、不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。

5、来源丰富，容易得到，价格便宜。

6、便于处理及操作，不易产生二次污染。

完全满足上述要求的吸收剂是很难选择到的。只能根据实际情况，权衡多方面的因素有所侧重地加以选择。石灰（CaO）、氢氧化钙Ca（OH）2、碳酸钙（CaCO3），是烟气脱硫较为理想的吸收剂，因而在国内外烟气脱硫中获得最广泛地应用。工业上利用废碱液吸收燃煤工业锅炉烟气中的SO2，利用锅炉冲渣水和湿法除尘循环水在除尘的同时吸收SO2等，已有成功的范例。从资源综合利用，以废治废，避免和减轻二次水污染角度出发来选择吸收剂，具有更重要的意义。

3、湿法烟气脱硫（WFGD）的技术特点及优点

湿法烟气脱硫（WFGD）的技术特点是整个脱硫系统位于燃煤锅炉烟道的尾部、除尘器之后，是独立的岛不会干扰锅炉的燃烧，不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响；其脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生产物均为湿态，其脱硫过程反应的温度低于露点，所以脱硫以后的烟气一般须再加热才能从烟囱中排出。

湿法烟气脱硫的主要优点是：

1、脱硫效率高，钙的利用率高可达90%以上；

2、单机烟气处理量大，可与大型锅炉单元匹配；

3、对煤种的适应性好，烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟道以后，独立的脱硫岛不会干扰锅炉的燃烧，不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响；

4、石灰石作为脱硫吸收剂其来源广泛且价格低廉，便于就地取材；

5、副产品石膏经脱水后即可回收，具有较高的综合利用价值。

来源：发电厂能值班员技术交流群

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