湖南理工学院本科毕业论文 第二章 烟气脱硫工艺的选择
2.2.3 石灰石-石膏湿法脱硫工艺
石灰石/石膏法是目前应用最广泛、最多、最成熟的典型的湿法烟气脱硫技术。我国湿法烟气脱硫率可达98％以上，接近100％。国内采用此法脱硫的电厂主要有：重庆珞璜电厂一期、重庆珞璜电厂二期、太原第一热电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂、陕西韩城第二电厂等。该工艺具有操作方便、原理简单、脱硫效率高(部分机组Ca／S接近1，脱硫效率超过9O％)、可应用于大容量机组、高SO2浓度条件、可利用率高(>90％)、吸收剂来源广泛、价格也低廉、副产品石灰具有综合利用价值、运行和维护成本以及脱硫成本较低，是目前公认应用最广泛、技术最为成熟的脱硫技术。
石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。其基本工艺流程如下：
锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺是当今世界各国应用最多和最成熟的湿法工艺, 该工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂, 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时, 石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。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吸收脱除, 最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴, 压风机、GGH(可选)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCl和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏 （CaSO4?2H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。
经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46～55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。
最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。
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2.3脱硫工艺的确定
2.3.1 石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要优点
A 技术成熟，运行可靠，目前国内烟气脱硫的80﹪以上采用该法，设备和技术很容易取得，脱硫效率高；
B 脱硫剂石灰石易得，价格便宜，副产品石膏目前有一定的市场，吸收剂资源丰富，价格便宜；
C 对锅炉负荷变化有良好的适应性，在不同的烟气负荷及SO2浓度下，脱硫系统依然可以保持较高的脱硫效率及系统稳定性。
D 单塔处理烟气量大，SO2脱除量大，适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，处理后的烟气含尘量大大减少。
缺点：
A系统复杂，占地面积较大，脱硫塔设备投资稍高，一次性建设投资相对较大； B 脱硫塔循环量大，耗电量较高,脱硫系统无法快速响应锅炉负荷的变化运行； C 石膏纯度须在94﹪以上才有出路；
D 后期处理复杂，二次污染严重, 粉尘排放浓度较难满足要求；
E 整个系统物料处于浆状，制浆、喷淋系统易结垢、堵塞，工艺复杂，系统管理、维护费用较高。
2.3.2 MgO湿法烟气脱硫发主要优点
A 技术成熟，运行可靠。氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺。在日本和美国，氧化镁脱硫在各工业领域得到一定应用。并且目前在国内也已有使用，但副产品抛弃不回收；
B 脱硫效率高。在化学反应活性方面氧化镁要大于钙基脱硫剂，并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小。因此其他条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高于钙法的脱硫效率，一般情况下氧化镁的脱硫效率可达到95﹪-98﹪;
C副产物有利用前景。副产物亚硫酸镁是造纸工业的化工原料，亚硫酸镁／硫酸镁是重要的肥料，可以生产含镁复合肥。
缺点：
A 副产品回收困难。因MgSO3和MgSO4在水中的溶解度较高，如采用蒸发结晶的方法将消耗大量能源。对于本项目最经济的办法就是加入生石灰CaO，此法实际上就是“双碱法”。其最终副产品也是石膏；
B 到目前为止，国内还没有带回收副产品的镁法脱硫装置；
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C 镁法脱硫工艺成立的前提是：副产品有市场，能回收利用。其出路有造纸业（MgSO3）和硫酸生产厂。
2.3.3氨法脱硫的主要优缺点
氨法是高效、低耗能的湿法。 氨法是气液相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，能保持脱硫效率95%—99%。 氨在水中的溶解度超过20%。氨法具有丰富的原料。氨法以氨为原料，其形式可以是液氨、氨水和碳铵。目前我国火电厂年排放二氧化硫约1000万吨，即使全部采用氨法脱硫，用氨量不超过500万吨/年，供应完全有保证。
氨法的最大特点是 SO2的可资源化，可将污染物SO2回收成为高附加值的商品化产品。副产品硫铵是一种性能优良的氮肥，在我国具有很好的市场前景。
缺点：
1 对烟气中的尘含量要求较高（不大于200mg／m3),如烟气中尘含量达到350mg／m3,平均每天将近有1t的滤料要清理；
2 脱硫陈本主要取决于氨的价格。氨的消耗为1tSO2消耗0.5t氨。如氨的价格上涨比较多，将影响脱硫成本（一般地说，硫按价格与氨的价格挂钩，同涨同降）；
3 系统须采用重防腐；
4 如氨系统泄漏，易造成二次污染。
根据以上各种脱硫工艺优缺点的比较，结合当前市场运用的前景及经济状况分析，石灰石-石膏湿法烟气脱硫在脱硫项目中体现了较为明显的优势，因此，该方案选用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。
2.4本设计采用的脱硫系统
脱硫系统工艺采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，系统主要由:烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统等组成。其基本工艺流程为:锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除S02、HCl和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏(CaSO4·2H2O)，并通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。浆液池底部进行搅拌，防止浆液中的固体成分沉积结垢。经过净化处理的烟气流经吸收塔顶部的两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。
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2.5石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统的介绍
2.5.1烟气系统
锅炉出来的烟气经过电气除尘器除尘后，依次经过引风机和增压风机增压后进入气气换热器（GGH）的冷却侧降温，然后进入吸收塔系统除去SO2，再经过气气换热器（GGH）的加热侧升温后，通过烟囱排入大气。
烟道设有旁路系统。进出口挡板门为双挡板型式，在脱硫系统运行时打开。旁路挡板门也为双挡板型式，在吸收塔系统运行时关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。 2.5.2 SO2吸收系统
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除去水滴后进入烟道。
吸收塔内烟气上升流速为2.5m/s～5m/s并配有喷淋层，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。
每台吸收塔配多台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定。
吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。通过排浆控制阀控制排出浆液流量，维持循环浆液浓度在大约8～25wt％。
脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴，除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部或塔外部，除雾器由聚丙烯材料制作，型式为折流板型，两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动完成。
2.5.3石灰石浆液制备系统
浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式。不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用）、粉仓（干粉制浆时用）、浆液箱、搅拌器、浆液输送泵。
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每个系统设置一个石灰石浆液箱，每塔设置2台石灰石浆液供浆泵。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。每条输送管上分支出一条再循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在管道内沉淀。
2.5.4 石膏脱水系统
石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。
石膏旋流站底流浆液由真空皮带脱水机脱水到含90％固形物和10％水分，脱水石膏经冲洗降低其中的Cl－浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏经由石膏输送皮带送入石膏库房堆放，后由螺旋卸料装置卸至汽车运输。
2.5.5供水系统
从电厂供水系统引接至脱硫岛的水源，提供脱硫岛工业和工艺水的需要。工业水主要用户为：除雾器冲洗水及真空泵密封水。冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用。
工艺水主要用户为： ① 石灰石浆液制备用水； ② 烟气换热器的冲洗水；
③ 所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。
2.5.6排放系统
FGD岛内设置一个公用的事故浆液箱，事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求，并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。
吸收塔浆池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次FGD启动时的晶种。事故浆液箱设浆液返回泵（将浆液送回吸收塔）1台。
FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，其冲洗水就近收集在各个区域设置的集水坑内，然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。
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