石灰石(石灰)湿法脱硫技术

石灰石（石灰）湿法脱硫技术
湿法脱硫中所应用的脱硫系统位于烟道的末端，脱硫过程中的反应温度低于露点，因此，脱硫后的烟气需要进行加热处理才能排出。

由于脱硫过程中的反应类型为气液反应，其脱硫效率和所用脱硫添加剂的使用效率均较高，因此，在许多大型燃煤电站中都已建成使用。

一、石灰石（石灰）湿法脱硫技术概述
根据最新的技术统计资料显示，到目前为止投入使用的脱硫技术种类已经超过200种，在形式多样的脱硫技术中，湿法脱硫技术是应用范围最广、脱硫效率最高的一种应用技术，占脱硫设备总装机量的80%以上，始终占据着脱硫技术领域的主导地位。

石灰石（石灰）湿法脱硫技术作为最成熟的一种脱硫技术，其脱硫效率可到90%以上，成为效果最显著的脱硫方法。

石灰石（石灰）湿法脱硫技术经过几十年的发展，已被应用于600MW烟气单塔的烟气处理系统中，脱硫剂的利用效率基本稳定在95%以上，反应过程所消耗的电能不足电厂出力的1.5%，与十多年前的脱硫系统相比，在脱硫成本轻微上升的条件下脱硫效果却得到了质的飞跃。

二、石灰石（石灰）湿法脱硫技术的应用原理
（一）工艺流程
石灰石（石灰）湿法脱硫技术的基本过程是：烟气经锅炉排出后进入除尘器，之后进入脱硫塔，脱硫塔内的石灰石浆液与烟气中的SO2进行气液反应，生成CaCO3和CaCO4。

在反应之后的浆液中充入氧气，可将CaCO3氧化成CaCO4和石膏，石膏经脱水处理后可作为脱硫反应的副产品被回收利用。

工业实践中采用最多的脱硫塔方式是单塔，在单塔中可完成脱硫反应的全过程，脱硫成本和运行费用也更低。

（二）反应过程
烟气中的SO2在脱硫塔内的反应过程可用下面两个方程表示，其中，第二个反应过程中生产的CaSO3会被烟气中的氧气氧化生成CaSO4，形成副产品被回收利用。

SO2+CaCO3→CaSO3+CO2 石灰石浆液（1）
SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O 石灰浆液（2）
（三）脱硫效率
脱硫效率受到诸多因素的影响，其中，脱硫塔中的pH值对脱硫效率会产生较大的影响。

一般情况下，pH值越低，脱硫塔中的气液反应效率就越低，SO2从脱硫反应液中脱离的分压也会随之升高。

实验研究表明，以石灰作为脱硫剂的脱硫系统，反应效率最高的pH值应为6.8-8.0，在此pH值条件下，石灰石浆液的pH值不应超过7.0。

（四）堵塞和结垢现象
脱硫系统的设计参数、工艺流程和化学反应类型不同，堵塞和结垢的程度就会不同。

长期的结垢会造成设备堵塞，压损增大，因此在工业生产中经常会出现因结垢造成的设备停运状况。

生产实践中的结垢类型主要包括三种：碳酸盐结垢、硫酸盐结垢和亚硫酸盐结垢，在实际运行中，针对碳酸盐结垢和亚硫酸盐结垢，通常需要将pH值保持在9.0以上，以取得较好的控制效果。

如果脱硫反应液中的pH值较低，且反应槽中的亚硫酸盐达到较高的饱和度，石灰石脱硫系统中就不易形成亚硫酸盐结晶，从而减少亚硫酸盐结垢的形成。

对于硫酸盐结垢而言，其结垢现象难以得到有效的控制，一般采用的方法是使大量的石灰石进行反复循环从而使硫酸盐结垢发生在结晶表面而不是设备表面。

为达到较好的控制效果，采用浓度为5%的石灰石即可。

除了控制pH值和石灰石浓度外，也可以通过在反应槽中加入固体颗粒的方式减少结垢，固体颗粒可为沉降提供更多的表面附着，从而达到防止结垢沉积的目的。

（五）腐蚀现象
设备腐蚀现象一般发生在pH值较低的反应条件下，反应液中的
氯离子会加重设备的腐蚀程度。

浆液在吸收SO2的过程中，pH值一般小于7.0，封闭式的循环会造成浆液中的氯离子大量沉积，加剧腐蚀程度。

三、石灰石（石灰）湿法脱硫技术的优化设计
（一）增加气液接触的措施
随着石灰石（石灰）湿法脱硫技术应用范围的扩大和实践经验的积累，人们逐渐认识到，增加气液接触的面积可有效提高脱硫效率。

当前阶段所采用的增加气液接触的主要措施有两种：（1）设置更多的喷嘴，增加喷淋覆盖面积；（2）采用更小粒径的吸收剂颗粒，增加吸收剂颗粒与浆液接触的实际面积。

在第二种措施中，要想获得粒径更小的吸收剂颗粒，必然需要对颗粒剂进行研磨，如此一来就会导致运行费用的增加，而且，细小的颗粒也会堵塞喷嘴，导致循环回路中的压降升高，因此，具体采取哪种措施需要根据脱硫塔内的实际情况进行综合考量。

（二）除湿系统的优化设计
除湿装置作为整个烟气脱硫净化的重要组成部件，虽然在脱硫过程中具有重要的作用，但是由烟气除湿装置所造成的系统停运状况并不多见，针对除湿系统的优化设计则应当着重考虑除湿装置本身的结构造型。

如果除湿装置设计不合理，就会导致小颗粒滴的排放，也就是形成“烟道雨”，造成烟道尾部形成结垢进而增加维护费用，此外，除湿装置运行不佳还会导致脱硫塔中的平衡系统受到干扰，增加排水系统的负荷甚至发生堵塞现象。

针对上述问题，可以不采用回热的烟气脱硫系统，从而有效防止“烟道雨”的形成。

（三）过程反应的优化设计
早期关于除湿装置的设计只注重空间、方向等物理结构方面，往往忽略了化学反应过程对除湿装置的影响作用。

烟气通过除湿装置时，除湿装置表面的浆液会吸收SO2，浆液中的成分为溶解的离子和悬浮状的颗粒，SO2被吸收后，浆液中就会形成大量的亚硫酸盐和硫酸盐，浆液在除湿装置中停留一段时间之后，就会产生结垢现象。

因此，从
化学反应的角度来讲，可采用强制氧化或抑制氧化的方式避免结垢的形成，进而保证除湿装置的稳定运行。

四、石灰石（石灰）湿法脱硫技术综合评价
对该脱硫系统进行综合评价需要从以下四个方面进行分析：（1）运行可靠性。

由于该技术简化了脱硫系统的内部结构，并且优化了化学反应过程，因此，运行起来也更加安全可靠；（2）脱硫效率。

石灰石（石灰）湿法脱硫技术作为一种烟气净化的成熟技术，能够消除烟气中95%以上的SO2，脱硫效率值得肯定；（3）运行费用。

经过设计改进，一般情况下，湿法脱硫设备的项目投资只需要电厂总投资的13%-18%，而且改造费用和维护费用也大大降低。

根据美国的一项调查研究报告显示，当前世界各国所使用的湿法脱硫系统的投资运行费用与上世纪八十年代相比已大大降低，而且随着机组容量的增加，单位投资和运行成本也越低；（4）废弃物的处理。

石灰石（石灰）湿法脱硫技术所产生的废弃物要远远少于其他脱硫技术，化学反应过程中所产生的脱硫副产品也可以回收利用，像石膏等副产品都可以用于公路建设和地基填埋中。

结语：
新一代的石灰石（石灰）湿法脱硫技术不仅脱硫效率和吸收剂利用率更高，运行更加稳定、可靠，而且不需要备用吸收塔，在降低运行费用的同时也提高了脱硫水平，成为工业生产中一种首选的烟气脱硫技术。