石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術

石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術特點：

    1）．高速氣流設計增強了物質傳遞能力，降低了系統的成本，標準設計煙氣流速達到4.0 m/s。

　　2）．工藝成熟，技術可靠。

　　3）．最優的塔體尺寸，系統采用最優尺寸，平衡了 SO2 去除與壓降的關系，使得資金投入和運行成本最低。

　　4）．吸收塔液體再分配裝置，有效避免煙氣爬壁現象的產生，提高經濟性，降低能耗。

　　從而達到：

　　? 脫硫效率高達95%以上，有利于地區和電廠實行總量控制；

　　? 技術成熟，設備運行可靠性高（系統可利用率達98%以上）；

　　? 單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；

　　? 適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫；

　　? 對鍋爐負荷變化的適應性強（30%—100%BMCR）；

　　? 設備布置緊湊減少了場地需求；

　　? 處理后的煙氣含塵量大大減少；

　　? 吸收劑(石灰石)資源豐富，價廉易得；

　　? 脫硫副產物（石膏）便于綜合利用，經濟效益顯著；

　　2、系統基本工藝流程

　　石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫工藝系統主要有：煙氣系統、吸收氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統、排放系統組成。其基本工藝流程如下：

　　鍋爐煙氣經電除塵器除塵后，通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內煙氣向上流動且被向下流動的循環漿液以逆流方式洗滌。循環漿液則通過噴漿層內設置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產物被導入的空氣氧化為石膏（CaSO4?2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環漿液通過漿液循環泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。

　　在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統。脫水系統主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。

　　經過凈化處理的煙氣流經兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩定吸收塔液位。

　　在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46—55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。

　　最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。

　　石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫工藝流程圖

　　3、脫硫過程主反應

　　1） SO2 + H2O → H2SO3 吸收

　　2） CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和

　　3） CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化

　　4） CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O 結晶

　　5） CaSO4 + 2H2O → CaSO4 ?2H2O 結晶

　　6） CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH 控制

　　同時煙氣中的HCL、HF與CaCO3的反應，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入石灰石漿液進行調節與控制，一般pH值在5.5—6.2之間。

　　4、主要工藝系統設備及功能

　　1）煙氣系統

　　煙氣系統包括煙道、煙氣擋板、密封風機和氣—氣加熱器（GGH）等關鍵設備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產生腐蝕，需進行防腐處理。

　　煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統的進出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當關閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統內的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進出口。當FGD系統運行時，旁路煙道關閉，這時煙道內連接密封空氣。旁路煙氣擋板設有快開機構，保證在FGD系統故障時迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。

　　經濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來一般在46—55℃左右，含有飽和水汽、殘余的SO2、SO3、HCl、HF、NOX，其攜帶的SO42-、SO32-鹽等會結露，如不經過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴散。為此濕法FGD系統通常配有一套氣—氣換熱器（GGH）煙氣再熱裝置。氣—氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種，即常說的GGH。它用未脫硫的熱煙氣（一般130～150℃）去加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到80℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內壁，并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項重要設備，由于熱端煙氣含硫最高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故氣—氣換熱器的煙氣進出口均需用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區一般用搪瓷鋼。

　　另外，從電除塵器出來的煙氣溫度高達130～150℃，因此進入FGD前要經過GGH降溫器降溫，避免煙氣溫度過高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。

　　2）吸收系統

　　吸收系統的主要設備是吸收塔，它是FGD設備的核心裝置，系統在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結構，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應性、可用率高等優點而得到較廣泛的應用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。

　　噴淋層設在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環泵對應各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現均勻的噴淋效果。

　　吸收塔循環泵將塔內的漿液循環打入噴淋層，為防止塔內沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環泵前都裝有網格狀不銹鋼濾網（塔內）。單臺循環泵故障時，FGD系統可正常進行，若全部循環泵均停運，FGD系統將保護停運，煙氣走旁路。

　　氧化空氣系統是吸收系統內的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應池內生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結晶的不完善，還可能導致吸收塔內壁的結垢，因此，對該部分的優化設置對提高系統的脫硫效率和石膏的品質顯得尤為重要。

　　   吸收系統還包括除霧器及其沖洗設備，吸收塔內最上面的噴淋層上部設有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。

　　3）漿液制備系統

　　漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式

　　不同的制漿方式所對應的設備也各不相同。至少包括以下主要設備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。

　　漿液制備系統的任務是向吸收系統提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90％小于325目。

　　4）石膏脫水系統

　　石膏脫水系統包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關鍵設備。

　　水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切進入水力旋流器的入口，使其產生環形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區域溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。

　　真空皮脫水機將已經水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。

　　5）排放系統

　　排放系統主要由事故漿池、區域漿池及排放管路組成。

　　6）熱工自控系統

　　為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設備的安全經濟運行，系統裝備了完整的熱工測量、自動調節、控制、保護及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員無需現場人員配合，在控制室內即可實現對煙氣脫硫設備及其附屬系統的啟、停及正常運行工況的監視、控制和調節，系統同時具備異常與事故工況時的報警、連鎖和保護功能。

 

雙堿法脫硫工藝

鈣鈉雙堿法脫硫工藝，簡稱雙堿法。該法主要是脫除氣體中的SO2氣體。適用于鍋爐煙氣、焦爐氣、鍋爐生產廢氣等的脫硫。

　　一、工藝特點

　　鈣鈉雙堿法是先用鈉堿性吸收液進行煙氣脫硫，然后再用石灰粉再生脫硫液，由于整個反應過程是液氣相之間進行，避免了系統結垢問題，而且吸收速率高，液氣比低，吸收劑利用率高，投資費用省，運行成本低。

　　1、以NaOH(Na2CO3)脫硫，脫硫液中主要為NaOH(Na2CO3)水溶液，在循環過程中對水泵、管道、設備緩解腐蝕、沖刷及堵塞，便于設備運行和維護。

　　2、鈉基吸收液對SO2反應速度快，故有較小的液氣比，達到較高的脫硫效率，一般≥90%。

　　3、脫硫劑的再生及脫硫沉淀均發生于塔體避免塔內堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了運行成本。

　　4、以空塔噴淋為脫硫塔結構，運行可靠性高，事故發生率小，塔阻力低，△P≤600Pa。

　　二、工藝原理

　　1、反應原理

　　SO2吸收反應：Na2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑

　　吸收劑再生反應：CaO＋H2O→Ca(OH) 2

　　Ca(OH) 2＋Na2SO3＋H2O→2NaOH＋CaSO3＋H2O

　　2、工藝流程

采用鍛鋼爐的煙氣經換熱降溫至≤200℃，經煙道從塔底進入脫硫塔。在脫硫塔內布置若干層數十支噴嘴，噴出細微液滴霧化均布于脫硫塔溶積內，煙氣與噴淋脫硫液進行充分汽液混合接觸，使煙氣中SO2和灰塵被脫硫液充分吸收、反應，達到脫塵除SO2的目的。經脫硫洗滌后的凈煙氣經塔頂除霧器脫水，經脫硫塔上部進入煙囪排入大氣。脫硫循環液經塔內氣液接觸除SO2后，經塔底管道流入沉淀池在此將灰塵沉淀下來，清液經上部溢進入反應再生池，在池內與石灰乳液制備槽引來的石灰乳進行再生反應，再生液流入泵前循環槽補入Na2CO3，由泵打入脫硫塔頂脫除SO2循環使用。其中再生產出的CaSO3及煙氣中過剩氧生成的CaSO4于沉淀池中沉淀分離。

　　三、工藝優勢

　　1、煙氣系統

　　來自鍛鋼煙氣經煙道引風機直接進入脫硫塔。脫硫塔以空塔噴淋結構。設計空速小（4.0m/s），塔壓力降小（≤600Pa），脫硫集中除塵、脫硫、排煙氣于一體，煙氣升至塔頂進入煙囪排入大氣。脫硫塔制作完畢噴砂處理后，環氧樹脂防腐6遍，塔內部件主要是噴嘴和防霧器，均為304不銹鋼材質。當脫硫泵出現故障時，脫硫暫停反應，煙氣可通過煙囪排入大氣。

　　2、脫硫塔SO2吸收系統

　　煙氣進入脫硫塔向上升起與向下噴淋的脫硫塔以逆流式洗滌，氣液充分接觸吸收SO2。脫硫塔采用噴嘴式空塔噴淋，由于噴嘴的霧化作用，分裂成無數小直徑的液滴，其總表面積增大數千倍，使氣液得以充分接觸，氣液相接觸面積越大，兩相傳質熱反應，效率越高。因此化工生產中諸多單元操作中多采用噴淋塔結構，起到高效、節能、造價低等優點。脫硫塔內堿液霧化吸收SO2及粉塵，生成Na2SO3，同時消耗了NaOH和Na2SO3。脫硫液排出塔外進入再生池與Ca(OH) 2反應，再生出鈉離子并補入Na2SO3（或NaOH），經循環脫硫泵打入脫硫循環吸收SO2。

　　在脫硫塔頂部裝有除霧器，經除霧器折流板碰沖作用，煙氣攜帶的煙塵和其他水滴、固體顆粒被除霧器捕獲分離。除霧器設置定期沖洗裝置，防止除霧器堵塞。

　　3、脫硫產物處理

　　脫硫產物最終是石膏漿，具體為CaSO3、CaSO4還有部分被氧化的Na2SO4及粉塵。有潛水泥漿泵從沉淀池排出處理好，經自然蒸發晾干。由于石膏漿中含有固體雜質，影響石膏的質量，所以一般以拋棄法為高。排出沉淀池漿液可經水力旋流器，稠厚器增濃提固后，再排至渣場處理。

　　4、關于二次污染的解決

　　以鈉鈣雙堿法煙氣脫硫可解決單一納堿脫硫的二次污染問題。鈉鈣雙堿法是以納堿吸收SO2,其產物用石灰乳再生出納堿繼續使用，因鈉鈣雙堿法能節省堿耗，又杜絕二次污染問題。有少量的Na2SO4不能夠再生被帶入石膏漿液中，經固液分離，分離的固體殘渣進行回收堆放再做他用。溶液流回再生池繼續使用，因此不會產生二次污染。

　　5、方案的特點

　　以NaOH(Na2CO3)脫硫，脫硫液中主要為NaOH(Na2CO3)水溶液，在循環過程中對水泵、管道、設備緩解腐蝕、沖刷及堵塞，便于設備運行和維護。鈉基吸收液對SO2反應速度快，故有較小的液氣比，達到較高的脫硫效率，一般≥90%。

　　脫硫劑的再生及脫硫沉淀均發生于塔體避免塔內堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了運行成本。以空塔噴淋為脫硫塔結構，運行可靠性高，事故發生率小，塔阻力低，△P≤600Pa。

　　6、吸收SO2效率及主要影響因素

　　PH值：PH值高，SO2吸收速率大，脫硫效率高，同時PH值高，結垢幾率小，避免吸收劑表面純化。

　　溫度：溫度低有利于氣液傳質，溶解SO2，但溫度低影響反應速度，所以脫硫劑的溫度不是一個獨立的不變因素，取決于進氣的煙氣溫度。

　　石灰粒度及純度：要求石灰純度≥95%，粒度控制Pc200~300目內。

　　液漿濃度：控制在10~15%。