湿式镁法脱硫研究

ＳＯ２ 吸收系统包括 ： 预处理装置、脱 硫 塔 、脱 硫 塔浆液循环机搅 拌 、脱 硫 废 液 排 出 、烟 气 除 雾 及 辅 助的放空、排空设施等。 ３．１ 预处理塔［４］
（ １） 预处理塔主要功能（ 去除灰尘、ＨＣ１ 和 ＨＦ） ●从锅炉来的烟气含有灰尘（ 飞灰） ， 虽然烟气 经过电除尘器处理， 电除尘器无法除去所有产生的 灰尘， 特别是细的粉尘。如果这些灰尘没有去除， 这 些灰尘与亚硫酸镁一起送至硫酸厂。那样硫酸厂将 氧化镁粉和这些灰尘再送回至电厂， 实际循环运送 灰尘。这些灰尘累积起来， 并在一定程度上污染氧 化镁使之无法使用。 ●从锅炉来的烟气含有 ＨＣ１， ＨＦ。这些都是强 酸， 当遇到水后对金属腐蚀很强。为降低建造的投 资， 因此我们必须去除 ＨＣ１， ＨＦ（ 在预处理塔循环） 保护脱硫塔内部设备及材料不被腐蚀。该洗气塔高 效除尘， 且压降较小。 （ ２） 预处理塔除雾器 预处理塔除雾器提供水平流向除雾。这个单元 有个特别设计的地方， 主要是将除雾器冲洗水与脱 硫塔内循环浆液分开。 我们在预处理塔的下方进行排污。废水里包括 从烟气里除掉的氯离子、氟离子和飞灰。 ３．２ 脱硫塔［５］ 脱硫塔的最大特点是专利产品文丘里棒层技 术。该技术在很低的液气比的条件下提供很高的 ＳＯ２ 去除效率。 我们采用两层文丘里棒层和两层喷淋。设计 ＳＯ２ 去除效率为 ９５％以上， 液气比仅为传统石灰石 法 ＦＧＤ 系统的一半。 （ １） 循环泵 对于脱硫塔， 我们设计两层喷淋， 一个泵专门 对应一层喷淋。在脱硫塔内泵吸入口之前安装过滤 器防止碎片或异物进入泵， 损坏泵或堵塞喷头。 （ ２） 浆液喷淋系统 脱硫塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴 组成， 喷淋系统的设计能合理分布要求的喷淋量， 使烟气流向均匀， 并确保脱硫剂浆液与烟气充分接 触和反应。 （ ３） 脱硫塔浆液搅拌系统 每个脱硫塔安装四台搅拌机。搅拌机保持浆液 悬浮固体浓度的均匀使 ＳＯ２ 的吸收更加高效。
脱硫塔浆液排出泵的浆液排至离心脱水机。
４ 排空系统
ＦＧＤ 岛 内 设 置 一 个 两 台 脱 硫 塔 公 用 的 事 故 浆 液罐， 事故浆液罐的容量满足一个脱硫塔检修排空 和其它浆液排空的要求。
ＦＧＤ 装置的浆液管道和浆液泵等， 在停运时需 要进行水冲洗， 其冲洗水就近收集在脱硫塔区或脱 硫副产物脱水制备区设置的过滤回水罐内， 然后用 泵送至事故浆液罐或脱硫塔浆池。
第 ２２ 卷第 ４ 期
邵全毅等： 湿式镁法脱硫研究综述
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３．３ 除雾器 安装两级水平气流除雾器。与传统垂直气流除
雾器相比， 该项设计允许高烟气流速和高效液滴去 除率。喷淋水采用阶段冲洗除雾器表面， 并流至预 处理塔环泵
循环泵按照单元制设置（ 每台循环泵对应一层 喷嘴） ， 脱硫塔浆液循环泵将脱硫塔浆池内的脱硫 剂浆液循环送至喷嘴。 ３．５ 脱硫塔浆液排出泵
这些只是部分脱硫塔内发生的化学反应。我院 对此工艺做深度研究， 发现在脱硫塔内有超过 ５０ 种 化学反应， 上述所示与烟气脱硫有关的主要反应。
１ 脱硫剂制备与供应系统
１．１ 工艺系统简述 ２００ 目氧化镁粉通过汽车气力输送系统将氧化
镁粉送至氧化镁粉仓， 直接流入脱硫剂浆液灌内， 在脱硫剂浆液罐内按一定比例加水并搅拌配制成 一定浓度的脱硫剂浆液， 而后再由浆液供给泵送入 脱硫塔。
参考文献 ［ １］ 许涛， 张岗， 王爱军．大型燃煤发电厂锅炉烟气脱硫技 术［Ｊ］．湖北电力， ２００３（ ２７） ： １． ［ ２］ ＩＥＡ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＦＧＤ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏａｌ－ Ｆｉｒｅｄ Ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．《ＩＥＡＣＲ／５８； Ｌｏｎｄｏｎ》２００１． ［ ３］ 张 文 俊 ， 邓 九 兰．， 几 种 烟 气 脱 硫 剂 的 脱 硫 性 能 试 验［Ｊ］． 中国环境监测， １９９９（ ０６） ． ［ ４］ 金 晶 ， 火 电 厂 烟 气 脱 硫 工 艺 的 选 择 ［Ｊ］． 电 力 环 境 保 护 ２００１，０３． ［ ５］ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｓｕｌｐｈｕｒ Ｄｉｏｘｉｄｅ － ｃｏｎ－ ｔａｉｎｉｎｇ Ｇａｓ Ｓｔｅａｍ ［ｐ］．ＥＵＲＯＰＥＡＮ ＰＡＴＥＮＴ ＡＰＰＬＩＣＡ－ ＴＩＯＮ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ：８９１０７８１１．５．
３ ＳＯ２ 吸收系统
脱硫剂浆液通过循环泵从脱硫塔浆池送至塔 内喷淋系统， 与烟气接触发生化学反应吸收烟气中 的 ＳＯ２， 主要生成亚硫酸镁。脱硫塔浆液排出泵将脱 硫副产物浆液从脱硫塔送到脱硫副产物脱水系统。
设置脱硫塔预喷淋装置， 其主要目的是去除烟 气中的烟尘、气 体 杂 质 和 降 低 烟 气 温 度 ， 提 高 脱 硫 副产品的品质， 保证副产品的综合利用。
目前烟气脱硫市场上应用较为成熟的脱硫技 术有很多， 各种不同的脱硫方式都有其独特的优 点， 因此在选择脱硫工艺时应结合当地的实际情况 来统筹考虑。其中氧化镁法湿式烟气脱硫技术是比 较经济实用的一种脱硫新趋势。
我院设计的华能集团辛店电厂 ２×２２５ＭＷ 机组 采用镁法脱硫工艺， 其开创了中国第一个采用氧化 镁作为脱硫剂用于电厂烟气脱硫的先例。
２ 烟气系统
从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气， 通过 脱硫塔前烟气预 处 理 装 置 进 行 降 温 、除 尘 、除 杂 后 （ 并配有相应的监测系统） 汇进入脱硫塔， 在脱硫塔 内脱硫净化， 经 除 雾 器 除 去 水 雾 后 经 烟 道 、烟 囱 排 入大气。在烟道上设置旁路挡板门， 当锅炉启动、进 入 ＦＧＤ 的烟气超温和 ＦＧＤ 装置故障停运时， 烟气 由旁路挡板经烟囱排放。
镁法脱硫工艺基本的化学反应如下：
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ!Ｍｇ（ ＯＨ） ２↓ Ｍｇ（ ＯＨ） ２＋５Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２!ＭｇＳＯ３·６Ｈ２Ｏ↓ Ｍｇ（ ＯＨ） ２＋２Ｈ２Ｏ＋ＳＯ２!ＭｇＳＯ３·３Ｈ２Ｏ↓ ＳＯ２＋ ＭｇＳＯ３·６Ｈ２Ｏ!Ｍｇ（ ＨＳＯ３） ２＋５Ｈ２Ｏ↓ ＳＯ２＋ ＭｇＳＯ３·３Ｈ２Ｏ!Ｍｇ（ ＨＳＯ３） ２＋２Ｈ２Ｏ↓ Ｍｇ（ ＨＳＯ３） ２·ＭｇＯ＋１１Ｈ２Ｏ!２ＭｇＳＯ３·６Ｈ２Ｏ↓ Ｍｇ（ ＨＳＯ３） ２·ＭｇＯ＋５Ｈ２Ｏ!２ＭｇＳＯ３·３Ｈ２Ｏ↓ ２ＭｇＳＯ３＋Ｏ２!２ＭｇＳＯ４
５ 脱硫副产物脱水系统
５．１ 技术说明 本工艺所要得到的副产品是亚硫酸镁。 排出的浆液必须脱水后才能进一步处理方可
得到所要的副产品。与传统的钙法脱硫的工艺相 比， 亚硫酸镁的粒径相对要小， 因此采用离心脱水 机脱水而不是传统的真空皮带脱水机和旋流器。
在干燥机内。副产品受热失去水分， 水分包括 表面水和结晶水。干燥机排出的废气含有 ＳＯ２ 和颗 粒物， 因此不能直接排至大气。 ５．２ 工艺流程
７ 结论
７．１ 副产品利用前景广阔。我们知道硫酸被称为 “化学工业之母”， 二氧化硫是生产硫酸的原料。我 国是一个硫资源相对缺乏的国家， 硫磺的年进口量 超过 ５００ 万 ｔ， 折合二氧化硫 ７５０ 万 ｔ。另外硫酸镁 在食品、化工、医药、农业 等 方 面 应 用 较 广 ， 市 场 需 求量也比较大。镁法脱硫充分利用了现有资源， 推 动了循环经济的发展。 ７．２ 无二次污染。常见的湿法脱硫工艺不可避免的 存在着二次污染的问题。对于氧化镁脱硫技术而言， 其后续处理较为完善， 对 ＳＯ２ 进行再生既得到了硫 酸和再生的氧化镁产品又解决了二次污染的问题。 ７．３ 通过上述分析， 氧化镁脱硫是在理论上可行在 实际应用中得到充分验证的一种比较适合新老锅 炉改造的脱硫方式， 在部分地区特别是富产氧化镁 的地区有着很好的市场前景。因此氧化镁脱硫技术 将会逐步得到更广泛的应用。
收稿日期： ２００８－ ０３－ １２
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天津化工
２００８ 年 ７ 月
脱硫剂浆液向脱硫塔的供应量是由脱硫塔循环 浆液的 ｐＨ 值通过控制管道上的调节阀来实现的。
氧化镁粉全部在粉仓内进行储存， 氧化镁粉仓 设有除尘通风系统。 １．２ 脱硫剂浆液制备系统
（ １） 氧化镁粉仓 氧化镁粉仓的顶部有密封的人孔门， 该门设 有铰链和把手能迅速打开， 并且顶部有紧急排气 阀门。 粉仓的通风除尘器除尘后的洁净气体中最大 含 尘 量 小 于 ５０ ｍｇ／Ｎｍ３。 除 尘 器 过 滤 效 率 大 于 ９９．９５％， 排气侧粉尘排放浓度不大于 ５０ ｍｇ／Ｎｍ３。 氧化镁粉仓配有硫化风系统， 保证氧化镁粉的 畅通卸料。 以下是简单流程描述： 气力输送车→输送管道→氧化镁粉仓→插板 阀→旋转给料机→插板阀→脱硫剂浆液罐 （ ２） 脱硫剂浆液制备 氧化镁粉卸料至脱硫剂浆液罐， 与工艺水搅拌 混合制成一定浓度的浆液， 由浆液供给泵送至脱硫 塔。 １．３ 管道系统 浆液管线布置无死区存在， 以避免管道堵塞。 浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系统。
·在电厂， 脱硫系统采用氧化镁为碱性反应剂。 ·脱硫副产品为亚硫酸镁， 可送至硫酸厂生产 硫酸。 ·氧化镁是硫酸厂的副产品， 硫酸厂将氧化镁 送回发电厂。 ·在电厂， 脱硫系统再次用氧化镁作为碱性反
应剂。 镁法与石灰石法脱硫工艺相比， 镁法脱硫工艺
性能更卓越［３］。以氧化镁作为脱硫剂， 脱硫效率高， 没有结垢问题， 脱硫剂用量比石灰石法更少， 液气 比是石灰石法的一半， 循环泵等设备在使用上既节 约了大量用电， 也节省了对设备的损耗。
脱硫塔内的脱硫浆液通过浆液排出泵送入脱 水供应罐， 再经离心脱水机将浓缩后的脱硫副产物 用螺旋输送机输送至热空气干燥机。
干 燥 系 统 由 回 转 筒 体 、进 料 部 、出 料 部 、传 动 部、前后托轮、收尘系统和送风系统组成。含表液的 ＭｇＳＯ３ 浆液经螺旋输送机送到干燥机的进料罐， 经 加料管进入干燥机内。物料与热空气从较高一端加 入， 热空气与物料一起并流进入筒体内。随筒体转 动， 物料在重力作用下运行到较低端， 在圆筒内向 前移动过程中， 直接得到热空气的给热， 使物料得
第 ２２ 卷第 ４ 期 ２００８ 年 ７ 月
天津化工 Ｔｉａｎｊｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．２２ Ｎｏ．４ Ｊｕｌ．２００８
湿式镁法脱硫研究
邵全毅 １， 冯丽萍 ２ （ １． 天津市化工设计院， 天津 ３００１９３； 天津工业大学， 天津 ３００１６０）
摘要： 火电厂烟气脱硫技术有很多， 湿式镁法脱硫是其中比较经济实用的一种脱硫新方法。本文综述了 镁法脱硫的特点及工程设计经验。 关键词： 烟气脱硫； 镁法脱硫； 脱硫剂； Ｆｌｕｅ 中图分类号： Ｘ７７３ 文献标志码： Ａ 文章编号： １００８－ １２６７（ ２００８） ０４－ ００４３－ ０３
以干燥， 然后在出料端送出。捕集下的物料与出料 端的物料一起放至亚硫酸镁存储仓库， 尾气送至脱 硫塔处理。
６ 废水处理系统
废水处理工艺系统应根据废水水质、回用或 排放水质要求、设备和药品供应条件等选择， 宜 采 用 中 和 沉 淀 、混 凝 澄 清 等 去 除 水 中 重 金 属 和 悬 浮 物 措 施 以 及 ｐＨ 调 整 措 施 。 处 理 后 的 废 水 应 根 据 水 质 、水 量 情 况 及 用 水 要 求 ， 按 照 全 厂 水 务 管 理的统一规划综合利用或排放， 处理后排放的废 水 水 质 应 满 足 ＧＢ８９７８ 和 建 厂 所 在 地 区 的 有 关 污 水排放标准。
烟气脱硫装置（ ＦＧＤ） 工艺系统主要由脱硫剂浆 液制备系统、烟气系统、ＳＯ２ 吸收系统、脱硫塔排 空 系 统 、亚 硫 酸 镁 脱 水 系 统 、工 艺 水 系 统 、废 水 处 理 系 统等组成［１］。
氧化镁作为燃煤锅炉的脱硫剂证明是成功的， 该工艺主要在美国、日本、韩国及台湾采用， 镁法脱 硫工艺具有以下三个优势［２］：
（ １） 因为电厂靠近城市， 镁法脱硫工艺可避免石 灰石／石膏法所遇到的在城市存在副产品处理问题。
（ ２） 镁法脱硫工艺克服了石灰石／石膏法脱硫工 艺运行存在结垢、堵塞问题。
（ ３） 镁法活性好， 脱硫效率高， 对于高含硫量煤 种脱硫效率可达到 ９５％以上。
该工艺一个重要优点是脱硫剂可以再生和循 环利用， 所以大大降低了运行成本。氧化镁脱硫剂 再循环可以描述为：