石灰石石膏湿法脱硫原理 (2)

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺

石灰石（石灰）－石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目

前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当

前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得

的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅

拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制

成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二

氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，

最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，

经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。最初这一技术是

为发电容量在100MW以上、要求脱硫效率较高的矿物燃料发电设备配

套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾电站上得到了

应用.

根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10多种。已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80%左右。在湿法烟气脱硫技术中，石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是：

1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。

2、原料来源广泛、易取得、价格优惠

3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用范围广

4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良

5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料

6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放

7、技术进步快。

石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道，主要有：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。

基本工艺过程

在石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO2）的基本工艺过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的石膏副产品。基本工艺过程为：（1）气态SO2与吸收浆液混合、溶解

（2） SO2进行反应生成亚硫根

（3）亚硫根氧化生成硫酸根

（4）硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐

（5）硫酸盐从吸收剂中分离

用石灰石作吸收剂时，SO2在吸收塔中转化，其反应简式式如下： CaCO3+2 SO2+H2O ←→Ca(HSO3)2+CO2

在此，含CaCO3的浆液被称为洗涤悬浮液，它从吸收塔的上部喷

入到烟气中。在吸收塔中SO2被吸收，生成Ca(HSO3)2 ，并落入吸收塔浆池中。

当pH值基本上在5和6之间时， SO2去除率最高。因此，为了确保持续高效地俘获二氧化硫（SO2）必须采取措施将PH值控制在5和6之间；

为了确保要将PH值控制在5和6之间和促使反应向有利于生成2H++ SO32-的方向发展，持续高效地俘获二氧化硫（SO2），必须采取措施至少从上面方程式中去掉一项反应产物物、消耗氢离子H+，以保持ph值和反应物浓度梯度。为达到这个目的，在湿法脱硫技术研究过程中采用：通过加入氧气使硫酸氢氧化生成硫酸根，降低SO32-；通过加入吸收剂CACO3消耗氢离子H+，维持PH值在5-6之间，同时使硫酸根与吸收剂反应生成硫酸钙，降低了溶液中硫酸根浓度。

通过鼓入的空气使亚硫酸氢钙在吸收塔浆池中氧化成石膏。

Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O ←→2CaSO4.2H2O+CO2石膏结晶是最终工艺阶段，对于整个工业过程是非常重要的，对最终产品的质量产生决定性的影响。为生产可用的产品必须对石膏的结晶过程进行有效的控制，使石膏结晶能够生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒。影响石膏的结晶的参数主要是溶液的相对过饱和度，晶体的增长还受到晶体生长的时间，机械力、PH值变化等的影响。搅拌悬浮液可以使晶粒大小的分布向颗粒较小的方向转移。达到一定的

相对过饱和度时，晶种生长速率突然迅速加快，因此产生许多新颗粒（均匀晶种）。通过PH值的变化来改变的氧化速率有可能直接影响石膏的相对过饱和度。

由于浆液循环使用，浆液中除石灰石外，还含有大量石膏。当石膏达到一定的过饱和度时（约130%）抽出一部分浆液送往石膏处理站，制成工业石膏。剩余浆液与新浆循环浆液混合，使加入的吸收剂充分被利用，并确保晶体的增长。石膏晶体的增长是最终产品处理比较简单的先决条件。

同时从吸收塔浆池中抽出相当量的反应物并送到石膏处理站。这批物料流的组分和吸收塔浆池中悬浮液相同，但是为了使其与悬浮液区别开，称为石膏浆液。在残余水分小于10%重量的干石膏作为副产品从最后的工艺流程阶段排出。

除了SO2外， Cl、F以很高的效率从烟气中排出。除氯化物、佛化物外，一系列的不溶性组分例如氧化铁，氧化铝和硅酸盐随一级脱水中产生的稀释流有相当一部分作为废水排放，以保证那些不需要的杂质在吸收浆液中的浓度保持在正常范围内。

综上所述，脱硫效率控制主要是通过以下手段控制的：

1 控制吸收塔浆液的PH值（通过新石灰石浆液的加入）、

2 增加烟气在吸收塔内部的停留时间（增开循环浆泵）

3 控制石膏晶体（主要通过检测浆液比重来实现）

烟气脱硫系统和工艺流程介绍

黄台电厂#7、8机组2*300MW机组设计全容量烟气脱硫装置，包

括：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。工艺分系统共由

7个子系统构成：工艺水系统、石灰石浆液制备供给系统、吸收塔系

统、烟风系统、石膏脱水系统、事故浆池地坑系统、石膏储存和卸料

系统；电气系统由脱硫变压器、6kV 、0.4kVAV及220V、24V构成了FGD脱硫系统的电源系统；DCS控制系统主要构成为ACS（设备自动

切换）、AGC（自动控制）、SGC（子功能组控制）、FGC（功能组控制）。FGD装置可以由FGC功能组全自动启动，也可以手动启动。

工艺流程为，烟气由烟道引入依次通过烟气挡板、动叶可调脱硫风机、气气换热器、吸收塔（喷淋层、除雾器）、气气换热器、烟道、烟筒排入大气。

脱硫系统的烟气管道系统，一般包括烟气接入部分（既脱硫增压风机入口）；脱硫增压风机出口到GGH入口部分；GGH出口到吸收塔入口部分；这一部分烟道通称原烟道，属于普通烟道，不进行防腐处理。吸收塔出口到GGH入口部分；GGH 出口到排出烟筒或冷却塔部分；这部分烟道叫做经烟道，需要作特殊防腐处理。另外还有旁路烟道，脱硫装置故障或检修时烟气临时通道，这部分烟道也要做特殊防腐处理。烟气系统还包括有FGD 入口挡板门、出口挡板门、旁路挡板门三个重要设备，用于FGD的隔离、投入，这三个当板门都参与主机组连锁保护，旁路当板门具有快开快关功能，当脱硫装置故障跳闸时能够快速开启，保护脱硫装置故障扩大，并保护主机组安全。