石灰石-石膏湿法脱硫

石灰石—石膏湿法烟气脱硫一、简介为保护环境,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,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除量大,有利于地区和电厂实行总量控制。（2）技术成熟，运行可靠性好。在世界脱硫市场上占有的份额达85%以上。适用范围广，不受燃煤含硫量与机组容量的限制，单塔处理烟气量大，可达每小时3106m3，所以对高硫煤、大机组的烟气脱硫更有特殊的意义。（3）对煤种变化的适应性强。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫,无论是含硫量大于3%的高硫煤,还是含硫量低于1%的低硫煤。（4）紧凑的吸收塔设计（吸收塔集吸收、氧化、结晶于一体），节约投资和空间。（5）吸收剂消耗接近化学理论计算值并且吸收剂的资源丰富,价格便宜作为该工艺吸收剂的石灰石在我国分布很广,资源丰富,品位也很好,碳酸钙含量多在90%以上,优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中,石灰石价格最便宜,破碎磨细较简单,钙利用率较高。（6）脱硫副产物石膏可作为水泥缓凝剂或加工成建材产品。不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限。（7）技术进步快。近年来国外对工艺进行了深入的研究与不断改进,如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔,塔内流速大幅度提高,喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新,可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到解决。石灰石(石灰)—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺,特别在美国、德国和日本,应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上,应用的单机容量已达1000MW及以上。2.石灰石-石膏脱硫缺点其主要缺点为投资和运行费用较高、占地较大。六、石灰石-石膏法原理石灰石—石膏湿法脱硫工艺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制成吸收剂浆。也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液制成吸收浆剂。在吸收塔内，吸收浆剂与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆剂中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收，由于吸收剂浆的循环利用，脱硫吸收剂的利用率较高。石灰石－石膏法烟气脱硫广泛用于小型电厂和工业锅炉。《石灰石/石灰－石膏法烟气脱硫工程设计规范》中关于湿法烟气脱硫工艺的选择原则为：燃用含硫量Sar≥2%煤的机组或大容量机组（200MW及以上）的电厂锅炉建设烟气脱硫装置时，宜优先采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，脱硫率应保证在90%以上。湿法烟气脱硫工艺采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中石灰石/石灰－石膏湿法脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广，运行最可靠的脱硫工艺方法，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收剂浆液；也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。石灰石或石灰浆液在吸收塔内，与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏，经脱水装置脱水后可抛弃，也可以石膏形式回收。由于吸收剂浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。该工艺可适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上。其脱硫副