浅谈石灰石石膏湿法脱硫技术对脱硝效率的影响
何乐秋
[摘 要]石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺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，或直接磨制成石灰石浆液。采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化后制成吸收剂浆液。
[关键词]石灰石-石膏法；SO2；烟气脱硫
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0027-01
我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占一次能源消费总量的70%左右。煤炭造成的大气污染有二氧化碳、二氧化硫、氮氧物和粉尘等。控制二氧化硫排放已成为社会和经济可持续发展的迫切要求。目前，全世界烟气脱硫工艺共有200多种，经过几十年不断的探索和实践，在火电厂上应用的脱硫工艺仅在10种左右，主要包括有：石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺；旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺；炉内喷钙加尾部烟道增湿活化脱硫工艺；循环流化床锅炉脱硫工艺；海水脱硫烟气工艺；电子束烟气脱硫工艺以及荷电干式喷射法烟气脱硫等工艺。
石膏法脱硫是湿法脱硫最常用的一种。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的：初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物—石膏可以外销、工业废水较难处理。该技术与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使CaSO3都氧化为CaSO4（石膏），脱硫的副产品为石膏。同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液，易于达到90%的脱硫率，并且易于控制结垢与堵塞。由于石灰石价格便宜，并易于运输与保存，因而自80年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。当今国内外选择火电厂烟气脱硫设备时，石灰石/石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。
石膏法的主要优点是：适用的煤种范围广、脱硫效率高（有的装置Ca/S=1时，脱硫效率大于90%）、吸收剂利用率高（可大于90%）、设备运转率高（可达90%以上）、工作的可靠性高（目前最成熟的烟气脱硫工艺）、脱硫剂—石灰石来源丰富且廉价。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫原理采用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从而被脱除，最终反应产物为石膏。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前应用最广泛的一种脱硫技术，其基本工艺流程如下：？锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、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。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理如下：①烟气中的二氧化硫溶解水，生成亚硫酸并离解成氢离子和HSO-3离子；②烟气中的氧和氧化风机送入的空气中的氧将溶液中HSO-3氧化成SO2-4；③吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液中离解出Ca2+；④在吸收塔内，溶液中的SO2-4、Ca2+及水反应生成石膏（CaSO4·2H2O）。化学反应式分别如下：
①SO2+H2O→H2SO3→H++HSO-3
②H++HSO-3+1/2O2→2H++SO2-4
③CaCO3+2H++H2O→Ca2++2H2O+CO2↑
④Ca2++SO2-4+2H2O→CaSO4·2H2O
由于吸收剂循环量大和氧化空气的送入，吸收塔下部浆池中的HSO-3或亚硫酸盐几乎全部被氧化为硫酸根或硫酸盐，最后在CaSO4达到一定过饱和度后，结晶形成石膏-CaSO4·2H2O。石膏可根据需要进行综合利用或作抛弃处理。
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。烟气系统包括烟道、烟气挡板、密封风机和气—气加热器（GGH）等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理；吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型；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。浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。通常要求粒度为90%小于325目；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。水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出（溢流）；而增稠浆液则在底部流出（底流）。？真空皮脱水机将已经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上；排放系统主要由事故浆池、区域浆池及排放管路组成。
同时石灰石—石膏法烟气脱硫技术会遇到几种常见问题：一、吸收塔反应闭塞问题；吸收塔反应闭塞现象就是指在石灰石一石膏脱硫系统中，石灰石的溶解受到阻碍，使得反应不能继续进行，进而影响脱硫效率。二、石膏脱水：国家要求脱硫石膏的含水率要低于10%，而目前石膏含水率一般都高于10%（12%以上），达不到国家要求。三、结垢问题：在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞现象。严重的结垢会造成压损增大，因此，结垢已成为一些吸收设备能否长期正常运行的关键问题。四、腐蚀问题：设备腐蚀的原因十分复杂，主要有以下几个方面：（1）烟气中部分二氧化硫被氧化成三氧化硫，三氧化硫与水蒸汽作用形成硫酸雾，硫酸雾沉积在管壁上而造成腐蚀；（2）浆液中的中间产物亚硫酸和稀硫酸处于其活化腐蚀温度状态，渗透能力强，腐蚀速率快，对脱硫塔主体和浆液管道等产生腐蚀作用；（3）烟气和工艺水中含有氯离子，氯离子会在浆液中累积，然后破坏金属表面钝化膜，造成麻点腐蚀，使腐蚀速率大增。（4）温度越高腐蚀越严重。五、磨损问题：含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔內同吸收液湍流搅动接触，造成设备磨损。解决磨损的主要方法有：（1）采用更合理的工艺过程设计，如烟气进入吸收塔前进行高效除尘，以减少高速流动烟尘对设备的磨损；（2）采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备；（3）设备内壁内衬或涂敷耐磨损材料。
参考文献
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[2] 李立峰，张树深.火电厂海水脱硫方案与石灰石/石灰-石膏法脱硫方案的比选[J].化工装备技术，2006，27（4）：60-62.endprint
