石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理

項(xiàng)營　艾羽　王義

摘 要：火電廠的煙氣脫硫工藝大體可分為干法、濕法和半干法。其中濕式煙氣脫硫中的石灰石法已成為我國火電廠煙氣脫硫的首選工藝。本文就石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：石灰石 煙氣脫硫 工藝

引 言

濕法石灰石-石膏法脫硫工藝該技術(shù)具有脫硫率高、對煤的適應(yīng)性好、吸收劑來源廣、原料利用率高以及裝置運(yùn)行的可靠性好等優(yōu)點(diǎn)， 在煙氣脫硫裝置中占有很大比重。

一、石灰石-石膏濕法脫硫的原理及工藝流程

該工藝?yán)梦账M(jìn)行脫硫，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石（磨細(xì)到一定粒度，保證SO2與石灰石有較大的接觸面積，以利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行）反應(yīng)生成亞硫酸鈣顆粒。主要反應(yīng)如下：

CaCO3+SO2+ 1/2H2O→ CaSO3· 1/2H2O+CO2

CaSO3· 1/2H2O+SO2+ 1/2H2O→ Ca（HSO3）2

由于煙氣中有過剩的氧，會發(fā)生如下反應(yīng)：

2CaSO3· 1/2H2O+1/2O2+3H2O→2CaSO4· 2H2O

吸收漿液被鼓入的空氣氧化，最終生成石膏CaSO4· 2H2O：

2CaSO3· 1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4· 2H2O

Ca（HSO3）2+1/2O2+H2O→CaSO4· 2H2O+SO2

石灰石經(jīng)過破碎、磨細(xì)、配成吸收漿液后用泵送入吸收塔頂部。煙氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)行增壓，再進(jìn)入煙氣換熱器（GGH）進(jìn)行冷卻，然后從塔底進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔內(nèi)與吸收塔頂部噴淋下來的石灰石漿液進(jìn)行逆向接觸，煙氣中的SO2被吸收，脫硫后的煙氣進(jìn)入除霧器以去除部分水分，再返回?zé)煔鈸Q熱器（GGH）進(jìn)行加熱（以利于煙氣擴(kuò)散），最后由煙囪排放到大氣中。吸收二氧化硫后的石灰石漿液含有亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，送入氧化塔，利用壓縮空氣進(jìn)行氧化，氧化生成的硫酸鈣經(jīng)旋流器分離、真空脫水后回收利用，上清液返回循環(huán)槽。

二、石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)

石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣吸收系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等，工藝過程中主要設(shè)備有升壓風(fēng)機(jī)、煙氣換熱器（GGH）、吸收塔、漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、除霧器、石膏旋流器、真空皮帶脫水機(jī)、濕式球磨機(jī)等。

2.1石灰石漿液制備系統(tǒng)。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)要求石灰石細(xì)度為325目篩余量小于10%，脫硫劑采用石灰石塊，經(jīng)濕式球磨機(jī)磨細(xì)達(dá)到粒度要求。石灰石塊送入石灰石貯倉。石灰石塊經(jīng)給料機(jī)送入濕式球磨機(jī)，磨細(xì)后進(jìn)入石灰石漿液循環(huán)池，石灰石漿液進(jìn)入旋流器進(jìn)行粒度分級，旋流器溢流進(jìn)入石灰石漿液箱，底流重新返回球磨機(jī)進(jìn)行再磨。粒度合格的漿液需進(jìn)行調(diào)漿，使其固含量達(dá)到30%左右。

2.2煙氣吸收系統(tǒng)。煙氣吸收系統(tǒng)主要設(shè)備包括吸收塔、吸收液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)以及除霧器。吸收液在吸收塔頂部進(jìn)行噴淋，煙氣中的SO2與吸收液中的石灰石發(fā)生反應(yīng)，生成物亞硫酸鈣在吸收塔底部被風(fēng)機(jī)鼓入的空氣進(jìn)一步氧化生成石膏，石膏進(jìn)入石膏制備系統(tǒng)進(jìn)行脫水。凈化后的煙氣經(jīng)除霧器去除煙氣中夾帶的液滴。

2.3石膏制備系統(tǒng)。隨著吸收的進(jìn)行，吸收漿液池中石膏濃度不斷增加。將石膏漿液從吸收塔中抽出，然后進(jìn)入旋流器，當(dāng)旋流器底流中石膏濃度接近50%時(shí)，利用真空過濾進(jìn)一步脫水，使含水率達(dá)到10%以下。旋流器溢流液大部分重新返回吸收塔。

2.4脫硫廢水處理系統(tǒng)。由于脫硫廢水的水質(zhì)特殊，國內(nèi)現(xiàn)行的相關(guān)廢水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不能夠適用于脫硫廢水，我國制定了《石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》DL/T997—2006。根據(jù)DL/T997—2006《石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》的要求，結(jié)合脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，火電廠脫硫廢水處理工藝主要采用物化法。由于脫硫廢水屬于弱酸性高鹽廢水，處理的目標(biāo)主要是懸浮物、重金屬離子、硫酸根、氯離子和氟離子，針對上述污染物選擇的處理方法主要為中和、絡(luò)合和混凝沉淀。

典型的脫硫廢水處理單元包括以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)池底部裝有曝氣裝置，對脫硫廢水進(jìn)行曝氣，通過空氣的攪拌作用調(diào)節(jié)水質(zhì)均勻。

（2）中和池：加入石灰乳溶液，調(diào)節(jié)廢水pH值至9-9.5，使大部分金屬離子生成氫氧化物沉淀。

（3）沉降池：加入有機(jī)硫使鉻、汞、銅、鉛等重金屬離子形成難溶的硫化物。有機(jī)硫具有強(qiáng)大的螯合力，能有效地與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶物。

（4）絮凝池：加入混凝劑，使廢水中細(xì)小顆粒物相互聚集，形成較大的絮凝體便于固液分離。

（5）澄清池和出水池：經(jīng)絮凝池的脫硫廢水進(jìn)入澄清池，使廢水進(jìn)行重力沉降，清液進(jìn)入出水池，調(diào)節(jié)pH達(dá)到6-9，保證出水指標(biāo)符合《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》。

三、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫控制要點(diǎn)

3.1化學(xué)工藝控制。第一，增大亞硫酸鈣氧化。對于吸收塔可選擇空塔運(yùn)行方式，搭配強(qiáng)制性氧化工藝，來避免塔內(nèi)硬垢的形成，確保系統(tǒng)設(shè)備具有較高可靠性與穩(wěn)定性。其中，對于設(shè)計(jì)成熟的脫硫系統(tǒng)，應(yīng)確保亞硫酸鈣氧化程度達(dá)到100%。第二，提高除霧器運(yùn)行效率。煙氣脫硫時(shí)要盡量避免煙氣旁路擋板處于工作狀態(tài)，以此來杜絕因煙氣循環(huán)造成煙氣量變化情況的發(fā)生，進(jìn)而可控制吸收塔內(nèi)煙氣流速不會繼續(xù)升高。然后還需要利用智能化技術(shù)來對除霧器壓差進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，掌握其運(yùn)行狀態(tài)，保證沖洗頻率與沖洗水量的合理性，提高沖洗水質(zhì)量，以免設(shè)備結(jié)垢。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)整。假如電廠生產(chǎn)選擇應(yīng)用高硫煤，在對脫硫系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對氧化裝置選型、氧化風(fēng)機(jī)容量、吸收塔內(nèi)煙氣分布均勻性以及反應(yīng)罐體積等參數(shù)進(jìn)行合理分析和科學(xué)確定，避免因?yàn)檫^于看重經(jīng)濟(jì)效益而選擇較低參數(shù)，在后期實(shí)際應(yīng)用中無法確保系統(tǒng)可靠性，不僅無法保證脫硫效率，而且容易出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，脫硫系統(tǒng)微處理盡量選擇先進(jìn)的分散式控制系統(tǒng)，并配置功能完善的保護(hù)系統(tǒng)，在危險(xiǎn)系數(shù)較高時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)停機(jī)。另外，還需要針對故障率較高的設(shè)備與構(gòu)件來制定檢修維護(hù)方案，及時(shí)更換老化、損壞構(gòu)件，提高脫硫效率。

3.3系統(tǒng)運(yùn)行管理。安排技能熟練的人員負(fù)責(zé)操作，并對其進(jìn)行崗前培訓(xùn)，確保其可以熟練掌握各項(xiàng)操作規(guī)范以及管理要求，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行脫硫作業(yè)，在提高脫硫效率的同時(shí)，確保作業(yè)的安全性。同時(shí)，還要加強(qiáng)煙氣排放在線監(jiān)測，分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)來確定脫硫效果是否達(dá)標(biāo)，并根據(jù)分析結(jié)果來定期對設(shè)備進(jìn)行計(jì)量與檢定工作，為下一階段脫硫工作的開展提供依據(jù)。另外，還應(yīng)重視脫硫副產(chǎn)品石膏的處理，提前針對實(shí)際情況，制定處理方案。

四、結(jié)束語

隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高， 超標(biāo)排放電廠數(shù)量的擴(kuò)大， 將有效擴(kuò)大和加速煙氣脫硫的市場需求， 針對上述情況， 在濕法煙氣脫硫技術(shù)吸收、消化及工程的應(yīng)用過程中， 我們應(yīng)注意并加快濕法煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)核心技術(shù)和配套設(shè)備的國產(chǎn)化。

參考文獻(xiàn)

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