石灰石石膏湿法脱硫

篇一：石灰石——石膏湿法脱硫讲义

烟气脱硫技术专题研修班培训教材

石灰石-石膏法烟气脱硫

湿法系统设计讲义

编制:北京****有限公司

2005年12月 北京

目 录

1.概述 ........................................................ 1 2.典型的系统构成 ............................................... 1 3反应原理 ..................................................... 2 4 系统描述 ..................................................... 5 5.FGD系统设计条件的确认 ...................................... 14 6.物料平衡计算、热平衡计算 .................................... 19 7.设备选型计算 ................................ 错误！未定义书签。

7.1 设备选型依据 .......................... 错误！未定义书签。 7.2 增压风机 .............................. 错误！未定义书签。 7.3 GGH(略) .............................. 错误！未定义书签。 7.4 吸收塔 ............................... 错误！未定义书签。 7.5 除雾器 ................................ 错误！未定义书签。 7.6 吸收塔浆液循环泵 ..................... 错误！未定义书签。 7.7 氧化风机 .............................. 错误！未定义书签。 7.8 石灰石卸料装置 ........................ 错误！未定义书签。 7.9 湿式球磨机 ............................ 错误！未定义书签。 7.10 真空皮带脱水机 ....................... 错误！未定义书签。 7.11 石膏输送皮带 ......................... 错误！未定义书签。 7.12 空气压缩机 ........................... 错误！未定义书签。 7.13 箱, 坑 ............................... 错误！未定义书签。 7.14 泵 ................................... 错误！未定义书签。 7.15 搅拌器 ............................... 错误！未定义书签。 8.脱硫岛平面布置一般要求 ...................... 错误！未定义书签。 9.浆液管道布置要求 ............................ 错误！未定义书签。 10.脱硫装置常见故障及原因（案例分析） ......... 错误！未定义书签。

1.概述

石灰石-石膏法烟气脱硫技术已经有几十年的发展历史,技术成熟可靠,适用范围广泛,据有关资料介绍,该工艺市场占有率已经达到85%以上。

由于反应原理大同小异，本培训教材总结了一些通用的规律和设计准则，基本适用于目前市场上常用的各种石灰石-石膏法烟气脱硫技术，包括喷淋塔、鼓泡塔、液柱塔等。

2.典型的系统构成

典型的石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图2-1所示，实际运用的脱硫装置的范围根据工程具体情况有所差异。

图2-1

1

3反应原理 3.1 吸收原理

吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧

化区完成并最终形成石膏。

为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。 3.2 化学过程

强制氧化系统的化学过程描述如下： （1）吸收反应

烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：

SO2＋H2O→H2SO3（溶解） H2SO3?H＋HSO3（电离） 吸收反应的机理：

吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制，

吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数）

强化吸收反应的措施：

a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。 b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。

c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质。

d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸收。

e)提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。

2

＋

－

f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。

g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。 （2）氧化反应

一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下：

HSO3－＋1/2O2→HSO4－ HSO4－?H＋＋SO42－ 氧化反应的机理：

氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。

强化氧化反应的措施：

a)降低PH值，增加氧气的溶解度 b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度

c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。 （3）中和反应

吸收剂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再循环。中和反应如下：

Ca2＋＋CO32－＋2H＋＋SO42－＋H2O→CaSO4·2H2O＋CO2↑ 2H＋＋CO32－→H2O＋CO2↑ 中和反应的机理：

中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。

强化中和反应的措施：

a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。 b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。

c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。

3

篇二：石灰石石膏湿法脱硫原理

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、 2、 3、

技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。 原料来源广泛、易取得、价格优惠

大型化技术成熟，容量可大可小，应用范围广

4、 5、 6、 7、

系统运行稳定，变负荷运行特性优良 副产品可充分利用，是良好的建筑材料 只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放 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）

篇三：石灰石-石膏湿法脱硫

石灰石—石膏湿法烟气脱硫

为保护环境,实现我国政府控制SO2排放量的目标,我国将持续开展节能降耗,一、 简介

研究推广高效减污燃烧装置,开发清洁能源,推行区域集中供热和热电联供,改变目前煤炭利用效率低的现状。同时,我国将扩大原煤洗选比例,开发高硫煤洗选脱硫技术和装备,研究微波脱硫和磁分离脱硫技术和装备以及生物脱硫技术,进一步研究煤炭液化和气化技术,降低进入烟气中的SO2数量。

近年来，我国电力工业部门在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度，对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺都有成功运行工程，主要有湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。下面重点介绍一下石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫

二、国内外对于石灰石—石膏湿法脱硫国内外的现状

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%采用其它方法。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。目前单机容量在200MW以上的火电机组容量占火电总装机容量的55%。高参数、大容量火电机组是当前和今后相当长时间内火电发展的方向,因此,大机组脱硫是火电厂脱硫的工作重点,是控制火电厂SO2的关键,而湿法

脱硫工艺是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺,所以,应重点发展湿法脱硫技术。龙源电力集团,引进德国斯坦米勒公司湿法脱硫技术,成立了具备总承包能力的工程公司,希望形成每年2000MW烟气脱硫装置的能力,即为一例。烟气循环流化床脱硫工艺脱硫效率高,建设投资较省,占地面积较少,在能满足高品位石灰供应和妥善处理脱硫灰的条件下,具有较好的发展前景,尤其是适用于中小机组和老机组的脱硫改造。喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、海水脱硫、电子束脱硫等脱硫工艺在国内已有示范项目,可结合当地实际情况论证,合理选用。对于海水脱硫法,在有条件的沿海电厂应用是很好的,此法无任何添加剂和副产品,系统简单,运行可靠,脱硫效率高,投资运行费用较低,漳州后石电厂2台600MW,深圳西部电厂1台300MW已运行,运行状况良好,值得借鉴

前世界上烟气脱硫工艺方法较多，这些方法的应用主要取决于锅炉容量和调

峰要求、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理位置、副产品的利用等因素。

石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广、运行最可靠的方法，已成为世界商业FGD的主导。石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫工艺适用于大型新建项目。

几十年来，国内脱硫技术不断发展，至今已开发出了两百多种脱硫工艺，特别是近几年来，随着环境保护的日趋严格，我国的脱硫技术在引进、消化、吸收各国脱硫技术的基础上，总结经验、教训，勇于实践，创出了多项具有我国自主知识产权的、适合国情的高科技脱硫技术。新技术主要特点是：根据我国国情和市场要求，在满足环保标准要求的前提下，向投资省、效率高、运行稳定可靠、费用低、无腐蚀、占地小、自动化程度高的方向发展。

国内外对于石灰石—石膏湿法脱硫国内外的现状

前世界上烟气脱硫工艺方法较多，这些方法的应用主要取决于锅炉容量和调峰要求、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理位置、副产品的利用等因素。

石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广、运行最可靠的方法，已成为世界商业FGD的主导。石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫工艺适用于大型新建项目。

几十年来，国内脱硫技术不断发展，至今已开发出了两百多种脱硫工艺，特别是近几年来，随着环境保护的日趋严格，我国的脱硫技术在引进、消化、吸收各国脱硫技术的基础上，总结经验、教训，勇于实践，创出了多项具有我国自主知识产权的、适合国情的高科技脱硫技术。新技术主要特点是：根据我国国情和市场要求，在满足环保标准要求的前提下，向投资省、效率高、运行稳定可靠、费用低、无腐蚀、占地小、自动化程度高的方向发展。

三、石灰石-石膏法脱硫现状

第一套湿式洗涤烟气脱硫装置出现在70年代。在发展初期，湿式石灰/石灰石法主要采用石灰作脱硫剂。CaO或经消化后的PH大于6.0，因而对于SO2有很强的吸收能力，脱硫率高，脱硫生成的主要产物是CaSO3.CaSO3在高PH时较难氧

化可排入堆场，如有堆放场地，该工艺就可得到推广和哟应用。日本和德国因缺少堆放场地。70年代初就开始研究将CaSO3氧化成CaSO4的方法。最初是将脱硫

塔排出的含CaSO3的浆液引入一个专门的压力氧化槽中，并添加H2SO4，将PH值

降到3-4后鼓风氧化。若控制不好，易出现石膏的过饱和，系统中时常发生结垢和堵塞问题。70年代的商用湿式烟气脱硫装置就是采用这种体外强制氧化工艺。

此外，工艺进一步发展，将氧化系统组合在吸收塔底部的浆池内，利用大容量浆池完成石膏的结晶过程。因亚硫酸盐（SO32-）在PH=5.0条件下氧化，此外

的亚硫酸盐基本以酸化的（HSO3-）的形式存在，即Ca（HSO3）2被氧化成CaSO4，故不需添加H2SO4。这就演变成现在普通采用的吸收，氧化在同一吸收塔内进行

的工艺。

吸收塔能在PH=4.5—5.5范围内工作，为利用廉价但反应速度慢的石灰石开辟了新途径。延长脱硫剂在浆池内的停留时间，提高石灰石研磨细度和就地强制氧化是将石灰石利用率提高到95%-99%的前提条件。向浆池鼓风使石灰石溶解时释放的CO2从浆池中驱出，保证石灰石溶解反应不断进行。

早期的脱硫装置中设置独立的预冷却洗涤塔，采用水洗涤去除烟气中的HCI，HF，H2SO4和飞灰，即可提高石膏质量，也能满足工艺要求。因为烟气中的

HCl会使脱硫系统中生成CaCl2（特别是当然用氯含量高的煤时），从而影响石灰

石的溶解速度，降低脱硫剂的碱度。现在预洗涤塔仅在个别场合小采用。当前的脱硫吸收塔已成为集与洗涤，冷却，吸收，氧化于一体的装置，从而减少了系统投资，运行费用和占地面积，增强了适应机组负荷变动的能力，大大提高了可靠性。

四、石灰石-石膏法在各国以及我国的应用

石灰石-石膏法在国内外的应用

烟气脱硫是目前控制SO2排放最有效和应用最广的技术。目前全世界已有15个

国家和地区应用了FGD装置,其设备容量相当于2～2.5亿kW(电站装机容量),每年去除SO2达到1000万t。

3. 2. 1 美国的应用情况

烟气脱硫技术用于燃煤发电厂约有50多年的历史。美国是从1970年开始应用,有意义的大量应用是从1976年开始的。美国采用的脱硫技术中80%是湿法石灰石/石灰-石膏法,以抛弃流程为主。美国湿法石灰石/石灰脱硫系统应用统计如下表所示。

表3?1美国湿法石灰石/石灰脱硫系统应用情况

3. 2. 2 德国应用情况

由于1983年大型燃烧装置环保法规(GEFA-VO)的实施,迄今为止,德国已约有41000MW容量的火电厂装备有烟气脱硫装置[1]。湿法脱硫,尤其是石灰石洗涤法(回收石膏),现已得到最大限度利用。由于烟气脱硫装置的采用,德国西部地区SO2排放量已从150万t降至20万t。德国主要采用的石灰石湿法技术是70年

代未发展起来的。石灰石/石灰系统占原西德脱硫设备容量的90%。吸收塔是内部构件较少的典型喷射塔,脱硫设备的利用率一般都保证在97.5%以上,通常采用石石作为脱硫剂。由于德国石灰石场的磨制能力很大,因此所供应的基本上都是石灰石粉。脱硫系统一般都是美国常用的单回路式,所用的石膏生产系统主要是采用强制氧化。氧化过程一般在吸收塔的灰池内进行,而且与厂外氧化不同,不必加硫酸来控制pH值。洗涤过的烟气一般都用回热加热器加热后经烟囱排放或通过冷却塔排放。所生产的石膏大多销售。脱硫系统的高含氯废水需经处理,除去其中微量金属和灰粒后才能排放。

3. 2. 3 日本的应用情况

日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。FGD装置的应用在日本已有近30年在历史。截止1990年,其装置达1900多套,总装机容量达0.5～0.6亿kW。应用技术以湿式石灰石/石灰-石膏法为主,占75%以上,其脱硫效率可达90%以上。由于日本资源匮乏,因此大多采用回收流程。日本国内所用石膏基本来自烟气脱硫的回收产物。从1993年起,日本电源开发公司的矶子、高砂和竹原等火电站均应用湿法脱硫装置。目前包括合办火电站在内的48台燃煤火电机组中已有39台机组采用湿法技术脱硫。早期的脱硫装置是采用引进技术的文丘里型或多孔板型吸收塔,由于其压损过大以及易引起结垢事故,现已改为喷淋塔、砂砾塔式喷

射鼓泡塔形式。

3. 2. 4 中国的应用情况

我国烟气脱硫起步较早,始于50年代,但是发展相当缓慢,而且仅限于有色冶金行业废气净化和硫酸工业尾气净化。近年来,一些火电厂从国外引进了烟气脱硫装置,具体应用情况 下表所示。

表3?2 目前国内火电厂烟气脱硫工程应用情况统计

根据以下表格我们可知石灰石湿法烟气脱硫的前景很好

表3?3 脱硫工艺比较表项

五、石灰石-石膏法脱硫优点和缺点

1.石灰石-石膏脱硫优点

（1）适用于燃料范围大，脱硫效率高。该工艺脱硫率高达95%以上,脱硫后的烟气不但SO2浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少。大机组采用湿法脱硫工艺,SO2

篇四：石灰石石膏湿法脱硫,

专业应用能力实训

题目：石灰石石膏法脱硫控制

班级:电化0911 姓名:龙全林 学号:200902050147 指导老师：梅其政 黄成群

【摘要】介绍石灰石 石膏湿法烟气脱硫的工艺流程和反应机理，重点分析烟气脱硫控制因素，脱硫装置故障因素及处理方案。

【关键词】石膏;石灰石；烟气脱硫；控制因素；故障；

一，工艺流程原理及影响因素。

1．石灰石/石膏湿法脱硫工艺过程简介

含硫燃料燃烧所产生的烟气中的二氧化硫是对环境及人类有害的物质，因此在烟气排放之前必须采取措施使其中二氧化硫含量降低至允许排放浓度以下。在现有的脱硫方法中，石灰石/石膏湿法脱硫工艺则通过烟气大面积地与含石灰石的吸收液接触，使烟气中的二氧化硫溶解于水并与吸收剂及氧气反应生成石膏，从而降低二氧化硫的浓度。该工艺过程布置简单，主要如下：

（1）混合和加入新鲜的吸收液；

（2）吸收烟气中的二氧化硫并反应生成亚硫酸钙；

（3）氧化亚硫酸钙生成石膏；

（4）从吸收液中分离石膏。

新鲜的吸收剂是由石灰石（CaCO3）加适量的水溶解制备而成，根据pH值和SO2负荷配定的吸收剂直接加入吸收塔。

该工艺过程中的核心工艺单元装置为吸收塔，在吸收塔的喷淋区，含石灰石的吸收液自上而下喷洒，而含有二氧化硫的烟气则逆流而上，气液接触过程中，发生如下反应：

CaCO3+2 SO2+H2O Ca(HSO3)2+CO2

在吸收塔的浆池区，通过鼓入空气，使亚硫酸氢钙在吸收塔氧化生成石膏，反应如下：

Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O2CaSO4.2H2O+CO2

因此，在吸收塔浆池的浆液中，既含有石灰石，又含有大量的石膏。一定量的石膏晶体被连续地从浆池中抽出，剩余浆液继续送入喷淋层，通过循环吸收使加入的吸收剂被充分利用，同时也确保石膏晶体的增长。石膏晶体增长良好是保证产品石膏处理简单的先决条件。

从吸收塔浆池中抽出的浆液送到石膏处理站。该浆液的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。石膏浆液先通过一级脱水单元处理，处理后的稀浆液部分作为废水排放，浓缩浆液则送入二级脱水单元进一步处理，产生含水率小于10%（重量比）的成品石膏作为副产品最终排出。

除SO2外， HCl以很高的效率从烟气中去除。除氯化物外，一系列的不溶性组分，例如氧化铁，氧化铝和硅酸盐等随废水排放，以防止那些不需要的杂质在吸收塔中的浓度过高。

2石灰石-石膏湿法脱硫工艺特点

2.1石灰（石灰石）-石膏法脱硫工艺为湿式脱硫工艺。工艺流程简单、技术先进又可靠，是目前国内外烟气脱硫应用最广泛的脱硫工艺。

2.2本工艺处理烟气范围广，从200MW～600MW机组的烟气均能有效处理。

2.3吸收氧化池与底池分开。上部氧化在低PH值条件下进行，创造了最佳氧化条件。使SO32-的氧化反应速度加快、氧化更彻底。同时新加入的脱硫浆液不再

与吸收完的洗涤液混合，使石膏中的石灰（石灰石）含量降低，提高石膏品位。抽吸部分氧化池的浆液冲洗底池，使底池不产生堵塞和硫酸钙的沉降，而且使底池局部HSO3-的浓度增加，防止结垢。底池洗涤液PH值的升高，更利于提高脱硫

效率。

2.4吸收塔下部设有角钢筛孔板装置，使进入吸收塔内的烟气分布均匀，强化了烟气与洗涤液的湍流程度，提高了脱硫效率。

2.5根据烟气流，喷淋装置可以设计成雾化喷淋或液柱喷淋方式。本工艺流程吸收塔内布置的雾化喷淋雾化喷嘴、液柱喷嘴、水幕喷嘴，均为不易堵塞结构。

2.6脱硫液制备搅拌罐中加入了酸化剂（乙二酸或甲酸），强化了石灰（石灰石）在水溶液中的溶解度，提高脱硫剂的利用率。

2.7塔底池脱硫液投加装置多点均布悬浮喷口，大直径吸收塔底池不会产生沉淀现象

2.8烟气脱硫系统全部实现自动化控制。

3运行管理及维护

脱硫装置随着使用年限的增加，在日常运行中时常会出现各种问题。本文从以下四个方面就如何提升系统的运行维护水平，保证系统安全、稳定、连续、高效运行进行初步探讨。

3.1系统运行控制

系统运行过程中出现的很多问题如石膏脱水困难，吸收塔液位波动大，脱硫效率低等问题可以通过在运行中加强监视并及时调整系统主要运行参数来解决。

3.2加大化学监测力度

目前大部分电厂对脱硫装置中介质成分及性质的化学监测与分析重视不够，无专门专用实验室及化学分析仪器。由于对表计的校验、维护、检修等不够及时，再加上表计本身质量不过关，大多数运行中的脱硫装置热工仪表的故障率较高，很多仪表的显示数据与装置中的实际数据偏差较大，而脱硫运行部门过于依赖热工仪表测量的可靠性，等发现问题时，系统的安全可靠运行已经受到影响。由于无专用实验室，还须委托外单位对相关介质进行化学分析，影响了处理速度，对装置的长期稳定运行不利。

为此，必须配备有专用实验室和相关化学分析仪器，在日常运行中加大脱硫装置中各介质的化学监测力度，与相关仪表进行比较，以判断仪表数据是否准确和仪表的工作状态，若仪表存在问题，应及时检修处理，避免影响系统运行。加大化学监测力度，定期对石膏浆液、石灰石浆液、石灰石品质、石膏品质等进行分析，及时向运行人员反馈分析结果，供运行调整参考。

3.3日常运行维护

装置日常运行中的检查与维护

在运行过程中，对系统进行日常的检查与维护必不可少，及时消除设备的安全隐患，确保设备处于健康状态，以保证装置的安全稳定运行。

在正常运行过程中，运行人员严格巡查按照运行规程所要求的各系统及设备的监测项目对系统中重要的运行介质如石灰石品质、石膏浆液、石膏品质、烟气成分、工艺水品质等进行化学采样分析，为运行调节提供依据。

3.4运行人员水平

由于脱硫对电厂来说是独立主业外的崭新领域，其运行人员一般都是从主业其他部门调来或当地招聘而来，接触脱硫时间短，脱硫知识有限，实际操作及解决问题的能力还有待提高。目前多数脱硫装置处于停运或间断运行的状态，业主并不太重视脱硫运行人员的技能培训，导致恶性循环。由于严格的环保政策法规的出台，脱硫装置实现真正投运将是趋势。运行人员作为脱硫装置最基层、最前沿的一线工作人员，其知识水平、业务能力、工作经验以及责任心将直接影响装

置的安全稳定运行。

4.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。吸收塔内烟气上升流速为3.2-4m/s。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。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，在达到要求的吸收效率的前提下，可选择最经济的泵运行模式以节省能耗。吸收了SO2的再循环浆液落入吸收塔反应池。吸收塔反应池装有多台搅拌机。氧化风机将氧化空气鼓入反应池。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于浆液中。一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO3－在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。

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z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。吸收塔入口烟道侧板和底板装有工艺水冲洗系统，冲洗自动周期进行。冲洗的目的是为了避免喷嘴喷出的石膏浆液带入入口烟道后干燥粘结。 在吸收塔入口烟道装有事故冷却系统，事故冷却水由工艺水泵提供。

当吸收塔入口烟道由于吸收塔上游设备意外事故造成温度过高而旁路挡板未及时打开或所有的吸收塔循环泵切除时本系统启动

5液气比 ／(L G)控制

液气比(L/G)即单位时间内浆液喷淋量和单位时间内流经吸收塔的烟气量之比，它与烟气中SO2浓度、脱硫效率要求、吸收塔喷嘴的布置有关。对于不同的

装置，L/G值会有所不同。L/G大则循环泵数量或流量要增加，电耗和脱硫成本自然增加。

提高液气比(L/G)相当于增大了吸收塔内的喷淋密度，使液气间的接触面积增大，脱硫效率也将增大。一般在PH=7，液气比为15L/m3时脱硫效率已接近100％了，液气比超过15L/m3后，脱硫效率的提非常缓慢。通常单纯喷雾型吸收塔，其液气比不会大于25L/m3，带筛孔板的不大于l8.5L/m3。在实际工程中，提高液气比将使浆液循环泵的流量增大，从而增加设备的投资和能耗。同时，高液气比还会使吸收塔内的压力损失增大，增大风机能耗，因此应寻找降低液气比的途径。例如加入镁盐、钠碱、已二酸的CaCO3浆液，可以克服其活性较弱的缺点，适当

降低液气比，同时还可提高脱硫效率。

6浆液PH值对脱硫效率的影响

浆液池PH值是石灰石 石膏脱硫的重要运行参数。一方面PH值影响SO2的吸

收过程，PH值越高，传质系数增加，SO2的吸收速度就快，但PH值过高，会引起

系统设备严重结垢。PH值低，吸收速度就下降，当PH值下降到 时，几乎就不能吸收SO2了。另一方面PH值还影响石灰石、CaSO4.2H2O和CaSO3.1／2H2O溶解度。随着PH值的升高，CaSO3的溶解度明显下降，而 CaSO4的溶解度则变化不大，因

此随着SO2的吸收，溶液的PH值降低，溶液中CaSO3的量增加，并在石灰石粒子

表面形成一层液膜，而液膜内部CaCO3的溶解又使PH值上升，溶解度的变化使液

膜中的CaSO3析出并沉积在石灰石粒子表面，形成一层外壳，使粒子表面钝化。

钝化的外壳阻碍了CaCO3的继续溶解，抑制了吸收反应的进行。当PH值在 以上

时，烟气中的CO2会吸收Ca2+生成CaCO3，不仅使石灰的有效利用率降低，而且也

使后续氧化工序的氧化率下降。因此，选择合适的PH值是保证系统良好运行的关键因素之一。一般认为吸收塔的浆液 值选择PH 5.2～6.2为宜。

7烟气流速及接触时间对脱硫效率的影响

在其他参数恒定的情况下，提高烟气流速可提高气液两相的湍动，降低烟气与液滴间的膜 厚度，提高传质系数。同时，喷淋液滴的下降速度将相对降低，使单位体积内持液量增大，增大了传质面积，增加了脱硫效率。在实际工程中，烟气流速的增加无疑将会使吸收塔的塔径变小，减少吸收塔的体积，对降低造价有利。然而，烟气流速的增加将对吸收塔内除雾器的性能提出新的更高要求，同时还会使吸收塔内的压力损失增大，能耗增加。

烟气接触时间是指烟气进入吸收塔后，自下而上，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应的时间。根据实际运行经验数据表明：烟气与脱硫剂的接触时间越长，脱硫效率越高。但是烟气停留时间的增加会使塔高增加，增加了工程的造价。综合因素考虑烟气接触时间控制在2s~~3s较合适。

8石膏过饱和度

脱硫系统的运行状况还受浆液池中石膏的过饱和度的影响，石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度，当超过某一相对饱和度值后，石膏晶体就会在悬浮液内已经存在的石膏晶体上生长。当饱和度达到某一更高值时，就会形成晶核，同时石膏晶体会在其他物质表面上生长，导致吸收塔浆液池表面结垢。此外，晶体还会覆盖在那些未反应的石灰石颗粒表面，造成反应剂使用效率下降。实验证明，正常运行的脱硫系统过饱和度应控制在110～130％。浆液中石膏的过饱和度与石膏浆液的排出以及水、脱硫剂的加入密切相关。

9吸收剂原料

脱硫系统对吸收剂CaCO3原料有一定的要求，首先是吸收剂的纯度，高纯度

的吸收剂将有利于产生优质脱硫石膏，其次是吸收剂的粒度，粒度越小，单位体积的表面积越大，利用率相对较高，有利于脱硫。通常要求吸收剂纯度在90％以上，粒度控制在250～400目。过高的吸收剂纯度和过细的粒度会导致吸收剂制备价格上升，使系统运行成本增加。

篇五：石灰石石膏湿法脱硫工艺脱硫效率影响因素探讨

石灰石/石膏湿法脱硫工艺脱硫效率影响因素探讨

海广星 田亚菲 胡小林 河南第一火电建设公司 郑州市 450001

摘要 介绍石灰石/石膏湿法脱硫工艺的基本原理及其应用情况，以浆液PH值为对象研究了脱硫效率的影响因素及影响规律；石灰石的活性，液气比、钙硫比、烟温、飞灰、烟气脱硫工艺条件等对脱硫效率的影响。根据上述研究结果，从工艺及没备运行角度探讨如何确保脱硫效率，为石灰石/石膏湿法脱硫工艺中脱硫效率的优化提高提供参考依据。

关键词 脱硫效率 浆液PH值 液气比 钙硫比 活性

引言

石灰石/石膏湿法脱硫工艺目前在我国燃煤机组烟气脱硫中已得到广泛应用, 世界各国的

湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO3）、石灰（CaO)或碳酸钠(Na2CO3）等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98％)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。本文通过对各因素参数条件，分析其对脱硫效率的影响，从而优化系统运行、提高脱硫效率提供依据。

1 湿法石灰石/石膏脱硫工艺原理

图1 石灰石/石膏湿法脱硫工艺流程图

该工艺（如图1所示）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搅拌制成吸收浆。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的S02与浆液中的碳酸钙进行化学反应、再通过鼓人空气氧化．最终产物为石膏。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人烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：

石灰法：SO2 +H2O = H2SO3

H2SO3＋CaO=CaSO3+H2O

石灰石法：SO2 +H2O = H2SO3

H2SO3＋CaCO3=CaSO3+H2O＋CO2↑

其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可

抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰／石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，对

高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。

2 影响脱硫效率的因素

经GGH降温后的原烟气进入吸收塔，烟气中HCl、HF、灰尘等溶入浆液中，SO2、SO3被浆

+-液内的水吸收生成H2SO3，H2SO3分解为H和HSO3，然后与浆液中的CaCO3水反应生成石膏晶

体，改变浆液PH值。石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统喷淋而下，且连

续的向吸收塔内充入石灰石浆液，维持吸收塔内浆液PH值在5～7之间，以保证吸收塔的脱

硫效率。

2.1 吸收塔浆液PH值

烟气中的SO2在吸收塔中被浆液吸收的程度直接关系到脱硫效率的高低，然而浆液的PH

值的大小起着重要性的作用。典型试验表明，高PH值的浆液有助于SO2的吸收，而低PH值的

2+浆液有助于Ca析出，二者互相对立。因此控制浆液PH值的大小，对其脱硫效率有着重要意

义。

浆液PH值的变化是个缓慢的过程，不可能通过控制供给浆液马上达到理想的数据。随着

煤质和负荷的变化，随着烟气流量的递增，脱硫效率下降。同样，烟气流速提高，烟气对喷

淋浆液的浮力增大，增加了烟气与浆液的接触时间，反而提高了脱硫效率；烟气流速低，随

3 有利于SO2吸收，但伴随烟道阻塞等问题。另外，实验表明，石灰石浆液密度>1130Kg/m时，

混合浆液中CaCO3和CaCO4·2H2O的浓度达于饱和，CaCO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用，脱

3硫效率有所下降；而浆液密度<1075 Kg/m时, CaCO4·2H2O含量较低，CaCO3的相对含量升高，

33 此时如果排出，将浪费浆液石灰石。建议密度范围1075 Kg/m～1130Kg/m。

因此，对石灰石浆液供给阀门的自动控制并非单一的PH值控制，相应的需要引入一个物

理量SO2，来持续稳定的控制PH值。总之，吸收塔石灰石给料系统为闭合控制回路，该闭合

控制回路根据烟气中实际的SO2量以及根据吸收塔浆液的pH值来控制石灰石浆液供给电动阀

门。其原理控制逻辑图如图2。

图2 浆液PH值原理控制逻辑图

由SO2＋CaCO3=CaSO3 ＋CO2↑反应关系看出， SO2和CaCO3的质量关系比64：100。根据此关

系，以烟气中SO2含量做参考量来控制石灰石供给量，从而达到合宜的需求量，即而满足PH

值。

试验表明，高PH值浆液中有较多的CaCO3存在，对脱硫有益，但PH>5.8后脱硫率反而降

2+低，Ca析出越来越困难；低PH值能促使石灰石溶解，但不利于脱硫，也易造成设备酸性腐

蚀。因此，建议PH值控制在5.5～5.8之间。

图3 石灰石密度和质量百分比关系

2.2 石灰石活性

注重脱硫效率的同时石灰石选择是非常重要的一个环节，关系到运行成本、系统运行性能和可靠性。石灰石的反应活性，可用镁含量、硬度、粒度、结晶形态以及浆液的化学性质来衡量，作为影响石灰石溶解的重要因素。

石灰石是由碳酸钙所组成的沉积岩，主要矿物是方解石，在常见的杂质是MgCO3、SiO2、Al2O3、Fe203。在FGD系统运行条件下，部分MgCO3可溶解，而绝大多数金属氧化物即使在强酸中也不溶解。石灰石中的MgCO3主要以两种形式存在：纯MgCO3和白云石。溶解的MgCO3可提高S02吸

2+收效率，但Mg浓度过高将影响副产物的沉淀和脱水。白云石在FGD系统中基本上不溶解，其

含量增加将增加石灰石的消耗，降低石膏的纯度。SiO2具有腐蚀性，会增加球蘑机、浆液循环泵、喷嘴及输运管道的磨损，且SiO2的硬度较CaCO3高，需要消耗更多的能源，从而降低石膏

3+3+3+-纯度和石灰石活性。溶解的AL和Fe将降低FGD系统的运行性能，AL和F形成的氟化铝络

合物将石灰石包裹，导致浆液PH的降低和失控。石灰石的反应速度取决于石灰石所含杂质及其晶体的大小，杂质含量越高，晶体越大，反应速度愈小，白云石的反应速度就慢。

因此，石灰石的溶解速率、流程温度、粒度以及溶液中碳酸盐的数量等直接影响着石灰石的反应活性，从而影响到脱硫效率。

2.3液气比

液气比指单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量，它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。试验表明，液气比小，SO2废气吸收率较低，这是因为随着烟气流量的增大，尽管在单位时间内进入液相的气体量增大，但由于SO2气体在液相中的停留时间缩短，故不能充分与矿浆接触，另外初始的大量SO2迅速消耗矿浆，使在后来的反应进程中SO2愈显得过量，造成脱硫率降低，过小的液气比还可能造成吸收塔的“泛液点”，此时的吸收不再是鼓泡行为，严重影响气体吸收。但液气比也不能过大，否则吸收设备过大，投资费用高。因此，对于投运的吸收塔，一般通过控制循环泵的启停来控制液气比，从而达到合理的液气比，有效的提高脱硫效率。

2.4 钙硫比

钙硫比就是脱硫过程中使用石灰石中钙的摩尔与脱除的S02中硫的摩尔比值，钙硫比的理论值为1。钙硫比愈大，其需要消耗的石灰石就愈多。由于石灰石是一种很难溶于水的化合物，

如果要其全部反应利用，一方面需要石灰石粉粒径很小，二方面需要浆液循环泵循环的次数很多，这样就增加了系统的电耗。试验表明，当Ca／S=1．02～1．05时，脱硫效率最高，吸收剂具有最佳的利用率， 当钙硫比低于1．02或高于1．05以后，吸收剂的利用率均明显下降，而且，当钙硫比大于1．05以后，脱硫率开始趋于稳定。因此，当钙硫比增加时，脱硫效率也增加，但增加的幅度是有限的，如果增加过多，还会影响到浆液的PH值，使浆液的PH值偏大，不利于脱硫反应的进行，脱硫效率降低。

2.5烟气温度

试验证明，机组在运行过程中，机组负荷变化较为频繁，FGD入口烟温也随之波动，导致脱硫效率也随之波动。而S02吸收的吸收反应是放热反应，因此烟气温度越低，越利于S02溶

-解形成HSO3。因此从负荷变化情况上来看，在相同吸收塔入口S02浓度下，随锅炉负荷升高和

排烟温度升高，脱硫效率下降。

2.6烟气中飞灰含量

2+当烟气中飞灰含量过高时，将会对石灰石的溶解性产生负面影响，降低石灰石中Ca的溶

解速率。粉尘中的氟、铝等形成络合物，对石灰石颗粒形成包裹，不但会使石膏浆液中含有过多细小的石灰石颗粒，而且还会使浆液pH 值下降，对于SO2的吸收造成不利影响，导致脱硫

2+效率的下降。另外飞灰中的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等会抑制Ca 和S02的反应，降低脱

硫效率。

2.7 影响脱硫效率的其他因素

氧化空气量不足会导致石膏的氧化过程反应不完全，使浆液中存在过多的CaSO31/2H20，从而影响浆液的品质并导致脱硫效率下降， 因此必须提供足够量的氧化空气。再个设备的材料、结构、性能、孔隙大小以及测量的准确性等都可能对脱硫效率产生影响。另外，采用有机酸等作为添加剂,可以促进石灰石的溶解、改善浆液的传质性能，有效地提高脱硫率。

3 结论

对燃煤电厂而言，在今后一个相当长的时期内，石灰石/石膏湿法脱硫工艺将是控制SO2排放的主要方法。 提高脱硫效率，减少SO2的排放，对于改善我国的大气环境质量有着十分重要的意义。因此就要求工作人员，综合考虑各种情况，严格控制石灰石材料的品质，结合实际锅炉运行情况合理控制设备运转，定期检查设备运行情况及时发现故障并消除，达到经济稳定的运行，以提高脱硫效率。

4 参考文献

1)

2)

3)

4)

5)

作者简介：

海广星（1963-） 男，本科，高级工程师，主要从事电力工程调试技术管理工作。 TEL:15937186333

胡小林（1974-） 男，本科，高级工程师，主要从事电力工程调试技术管理工作。 TEL:15937186360

田亚菲（1983-） 男，本科，工程师，主要从事电力工程调试工作。

《脱硫工程技术与设备》，郭东明编著，化学工业出版社，2007-05出版 《火电厂湿法烟气脱硫技术手册》， 周至祥，段建中，薛建明编著 ，中国电力出版社，2006-6出版 《湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行》，曾庭华，杨华，廖永进，郭斌编著。中国电力出版社，2008-05出版 湿法烟气脱硫工艺中吸收塔传质性能及其强化[J]，吴国华,王玉军,朴香兰,朱慎林编著，现代化工;2003年S1期 燃煤烟气脱硫添加剂研究[J]，李娟,钱枫,张溱芳编著，环境科学与技术，2005年S1期

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