石灰石（石灰）-石膏脱硫工艺

烟气净化系统

一、 烟气脱硫工艺的选择

当前烟气脱流工艺有上百种，但是真正具有实用价值的工艺不过十几种。根据脱硫反应物和脱硫产物存在的状态大致可以将脱硫工艺分为干氏、半干氏和湿氏三种。

湿氏工艺已经有五十多年的发展历史，经过不断的改进和完善之后，目前技术比较成熟，而且脱硫的效果良好，机组容量大，运行的费用较低和副产品容易回收等等优势。目前主要用石灰石、生石灰或碳酸钙作为洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤最终实现去除烟气中的二氧化硫的效果。湿式工艺主要有石灰石-石膏法、双碱法、氧化镁法石灰石-石膏法是将空气鼓入到吸收塔，从而使亚硫酸钙氧化成石膏，由于空气的鼓入会使料液更加的均匀，后期的脱硫效果较好，堵塞和结垢的几率大为降低。而且具有运行费用低，生成的副产品石膏财可以再利用。其不足之处就是系统的管理较为复杂，初期的投资较大。湿式工艺中使用较多的一种工艺是钠碱双碱法，即采用碳酸钠或者氢氧化钠溶液作为第一吸收液，然后用石灰石或者石灰溶液作为第二碱液，再生后溶液继续循环使用，最后二氧化硫会以硫酸钙或者亚硫酸钙的形式沉淀下来，从而达到去硫的效果。双碱法是在吸收塔之外生成硫酸钙或亚硫酸钙，因此没有结垢和堵塞的不足。另外一种湿式工艺是氧化镁法湿式脱硫。由于我国的氧化镁资源储备丰富，而且可以再生，由于MgO、MnO2、ZnO 对二氧化硫具有很好的吸收功能，氧化镁吸收法中具有代表性的工艺有基里洛法（容易再生MgOx、MnOy）和凯米克法（用MgO 的水溶液[Mg(OH) 2]吸收二氧化硫）。将氧化镁法应用到锅炉烟气除硫具有成本低，吸收后的高浓度二氧化硫气体财适宜制造硫酸或者固态硫磺，可以实现资源再利用。

上个世纪80年代初，半干式烟气脱硫技术开始应用于供暖锅炉烟气脱硫中，其中最主要的工艺为喷雾干燥法，该除尘脱硫法主要是利用喷雾干燥的原理，当吸收剂在吸收塔内与烟气中的二氧化硫发生化学反应之后，会生成亚硫酸钙固体灰渣，与此同时，烟气热量会传递到吸收剂并使之干燥。喷雾干燥法的吸收剂通常会选择生石灰，然后经制浆后雾化进入吸收塔。这一工艺由于后期吸收剂中的微粒不能够完全得到干燥，烟气中会含有一定量的吸收剂，物料接触烟气就会降低烟气温度，烟气的湿度就会随之增大而导致除尘器中容易出现结垢，破坏绝缘。

通常喷雾干燥法会选择布袋除尘器，能够有效解决除尘器入口处粉尘浓度大，锅炉燃烧状态不稳定的不足。而另一种常用的半干法脱硫为炉内喷钙脱硫法，该方法是分两个步骤进行，先是将石灰石粉料喷入到炉膛尾部的热烟气当中，利用亚硫酸钙的热解之后所生产的生石灰会随着烟气发生流动，这就可以脱除其中的一部分二氧化硫；然后，烟气进入锅炉后部活化反应器，再通过喷水来增加湿度，之前没有反应的生石灰会转变成氢氧化钙继续与烟气中的二氧化硫发生反应，从而最终完成脱硫过程。炉内喷钙脱硫工艺常常会在布袋除尘器中出现结垢，堵塞滤袋。

传统干式脱硫工艺使用石灰苏打干粉末来去除烟道内的二氧化硫废气。通过石灰苏打去硫会生成钙盐和钠盐以及财没有反应的干燥粉尘等混合物。干式烟气脱硫具有自动控制的效果，但效率和可靠性不及湿氏烟气脱硫技术。循环流床烟气脱硫工艺属于传统的干式脱硫工艺，这种工艺主要是利用生石灰或者消石灰粉作为脱硫剂，烟气经过预除尘器后，从吸收塔的底部布气管进入，加速后的烟气与脱硫剂粉反应后实现去除二氧化硫。烟气再从顶部排出，进入到除尘器中，引风机排入烟囱。循环流床法工艺控制的过程与其他干法、半干法脱硫技术相比较为简单，二氧化硫排放控制、温度控制以及吸收塔的压降控制之间回路相对来说相互独立，互不影响，具有很好的实际应用价值。另一种干式法为脉冲等离子体法。在上个世纪80年底，日本学者报道了脉冲等离子体在脱硫中的可应用性。其运行过程是锅炉烟气经电除尘器除尘后，进入到烟气调质塔调节烟气的温度和适度，

然后再进入到离子体反应器中实现脱硫、脱硝反应，烟气中的二氧化硫和氮氧化物与投加的氨气发生反映，最后形成硫酸铵和硝酸铵，也会有一些铵盐副产物可以再次收集作为制作化肥的原料。我们对各种脱硫方法进行了进一步对比，结果如表2-1所示：

表1-1脱硫工艺的对比

湿式 脱硫 工艺 石灰石石膏法 钠法 双碱法 氧化镁法 氨法 海水法 半干式 喷雾干燥 炉内喷钙 干式 循环流化床 等离子体 脱硫效率% 吸收剂 可靠性 结垢 堵塞 占地面积 运行费用 投资 90-98 90-98 90-98 90-98 90-98 70-90 70-85 60-75 60-90 ≥90 CaCO3 高 易 堵 大 高 大 NaOH NaOH MgO NH3·H2O Na2CO3 CaO 高 不 不堵 小 很高 小 高 不 不堵 中 一般 较小 高 不 不堵 小 低 小 一般 不 不堵 大 高 大 海水 高 不 不堵 中 低 较小 CaO 一般 易 堵 中 一般 较小 CaO 一般 易 堵 中 一般 小 CaO 高 易 堵 中 一般 较小 NH3 高 不 不堵 中 一般 大 由于我们锅炉排放出的烟气中硫含量较大，需要较高的脱硫效率。所以为了更好的达到脱硫目的，湿式脱硫法更适合我们的项目。在众多的湿式脱硫法中，石灰石-石膏湿法脱硫具有以下优点：

（1）脱硫效率高。石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱硫率高达95％以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。

（2）技术成熟，运行可靠性好。国外火电厂石灰石石膏湿法脱硫装置投运率一般可达98％以上，由于其发展历史长，技术成熟，运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。

（3）对煤种变化的适应性强。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，无论是含硫量大于3％的高硫煤，还是含硫量低于1％的低硫煤，石灰石-石膏湿法脱硫工艺都能适应。

（4）吸收剂资源丰富，价格便宜。作为石灰石-石膏湿法脱硫工艺吸收剂的石灰石，在我国分布很广，资源丰富，许多地区石灰石品味也很好，碳酸钙含量在90％以上，优者可达95％以上。在脱硫工艺各种吸收剂中，石灰石价格最便宜，破碎磨细较简单，钙利用率较高。

（5）脱硫副产品便于综合利用。石灰石-石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万吨和350万吨左右，基本上都能综合利用，主要用途用于生产建材产品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用，

不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用。 （6）技术进步快。今年来国外对石灰石-石膏湿法工艺进行了深入的研究和不断的改进，如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔，塔内流速大幅度提高，喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。

据全球统计，80%的脱硫装置采用石灰石（石灰）-石膏湿法，10%采用喷雾干燥法（半干法），10%采用其他方法。湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术，吸收剂价廉易得、副产物便于利用、煤种适应范围宽，并有较大幅度降低工程造价的可能性。

二、 工艺流程

2.1脱硝系统

在高温条件下，NOx主要来源于含氮物质的焚烧氧化和空气中氮气和氧气的氧化反应。焚烧炉中所用的污泥和煤中都含有氮的元素成分，在焚烧过程中转化为NOx，另外空气中的氮在高温下也会与氧反应生成NOx。

目前尾部烟气脱硝技术主要有两种，一是选择性催化还原反应法（SCR），二是选择性非催化还原法（SNCR），本期工程采用SNCR+（预留）SCR的尾部烟气脱硝方案，即在流化床炉膛内布置SNCR系统，在尾部烟气300~410℃位置处预留SCR系统，确保脱硝效率40%以上，控制尾部NOx排放小于160mg/Nm3。

脱硝系统采用氨作为还原剂。

SNCR+（预留）SCR脱硝系统工艺流程见下图：

2.2脱硫系统

烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与石灰石浆液逆流接触，烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经过除雾器出去水滴后进入烟道。

吸收塔塔体材料为碳钢内衬玻璃鳞片。吸收塔烟气入口段为耐腐蚀、耐高温合金。

吸收塔塔内配有喷淋层，每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔上流区的横截面。喷淋系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵。吸收了SO2的再循环浆液落入吸收塔反应池。风机将氧化空气导入反应池。氧化空气分布系统采用喷管式，氧化空气被分布管注入到搅拌机桨叶的压力侧，被搅拌机产生的压力和剪切力分散为细小的气泡并均布与浆液中。一部分HSO3-在吸收喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO3-再反应池中被氧化空气完全氧化。

吸收剂（石灰石）浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的PH值。中和后的浆液在吸收塔内循环。

2.3石灰石浆液制备与供给系统

由汽车运来的石灰石卸至石灰石浆液制备区域的地斗，通过斗提机送入石灰石贮仓（贮仓的容量按需要的石灰石耗量设计），石灰石贮仓出口由皮带称重给料机送入石灰石湿式磨机进行研磨，研磨后的石灰经循环泵送入石灰石旋流器，流入石灰石浆液想。

系统设置一个石灰石浆液箱，吸收塔配有一条石灰石浆液输送管，石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支处一条再循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在更换到内沉淀。

脱硫所需要的石灰石浆液量由锅炉负荷，烟气的SO2浓度和Ca/S来联合控制。

2.4石膏脱水系统

设置2套容量为2台机组脱硫系统石膏总产量75%的脱水系统。真空皮带脱水机和真空系统按此容量设计。

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