石灰石湿法脱硫的发展现状综述

(呼和浩特热电厂，内蒙古   呼和浩特   010030)

摘要：文章介绍了石灰石湿法脱硫技术的发展现状、优点及反应原理，指出：它是在传统的湿式除尘技术的基础上发展起来的一种符合中国国情的实用技术，特别适用于火力发电厂锅炉烟气的除尘和脱硫。

关键词：火力发电；湿法脱硫；发展综述

中图分类号：TM611.23      文献标识码：A      文章编号：1007—6921(2009)23—0101—01

湿法脱硫技术是采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含SO2的烟气，通过吸收去除烟气中SO2的技术。该技术具有脱硫效率高，运行可靠，应用广泛等优点，是目前国内外研究最多，应用最广的脱硫技术。但它也存在脱硫后烟气温度较低，烟囱排烟扩散不利，以及设备腐蚀、堵塞、结垢和废水处理等问题。
1 石灰石湿法脱硫的发展现状

第一套湿式洗涤烟气脱硫装置出现在20世纪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的pH>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料，如有堆放场地，该工艺就可得到推广和应用。日本和德国因缺少堆放场地。20世纪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。但控制不好，易出现石膏的过饱和，系统中时常发生结垢和堵塞问题。20世纪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(SO₃^2-)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。这就演变成现在普遍采用的吸收、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采用。当前的脱硫吸收塔已成为集洗涤，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。
2 石灰石湿法脱硫的优点

在众多的SO₂控制工程工艺中，湿式石灰石烟气脱硫工艺是当今燃煤电厂应用最为广泛的烟气脱硫工艺。该脱硫法的主要特点如下：
2.1 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。
2.2 技术成熟,运行可靠性好

国外这种装置投运率一般可达98%以上,由于其发展历史长,技术成熟,运行经验多,因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺,使用寿命长,可取得良好的投资效益。
2.3 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。
2.4 占地面积大,一次性建设投资相对较大

该工艺比其他工艺的占地面积要大,现有电厂在没有预留脱硫场地的情况下采用该工艺有一定的难度,其一次性建设投资比其他工艺也要高一些。
2.5 吸收剂资源丰富,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。
2.6 脱硫副产物便于综合利用

在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万t和350万t,基本上都能综合利用,主要用于生产建材和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用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。
2.7 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。
3 石灰石湿法脱硫的反应原理

湿式石灰石烟气脱硫工艺采用廉价的石灰石作为吸收剂，与烟气中的反应，经历吸收和氧化2个主要反应步骤，生成副产品石膏。
3.1 吸收

SO₂+H₂O→H⁺+HSO₃

CaCO₃+2H⁺→Ca²⁺+H₂O+CO₂
3.2 氧化

HSO₃^-+1/2O₂→H++SO₄^2-

Ca²⁺+SO₄^2-+H₂O→CaSO₄+2H₂O
4 石灰石湿法脱硫的结论

众所周知，煤炭在燃烧过程中会产生较多地污染物，在大气迁移扩散过程中转化为酸性沉降物，即通常所说的酸雨。酸雨污染已引起国务院的高度关注，并制定了一系列方针政策和技术措施来控制酸雨污染。因此控制和治理SO₂是我国当前及今后一段时间内最为紧迫的环保任务之一，国家环保总局也进一步加大了环保执法的力度，对期限不治理的企业实行强制性停产，并进行新闻曝光。因此在我国SO₂烟气治理工业的前景是十分广阔的。

我国的烟气脱硫事业刚刚起步，尽管具有巨大的市场前景，但任务也相当的艰巨，目前在我国最成熟的处理SO₂技术为石灰石湿法烟气脱硫技术。
［参考文献］
［1］杨春平,等.中国燃煤烟气脱硫技术的发展前景［J］.环境科学发展，1997，(5)：45~49.
［2］管一明,等.石灰石湿式烟气脱硫工艺现状与发展［J］.电力环境保护，2001，(2).
［3］林永明,等.湿法石灰石/石灰——石膏脱硫技术应用综述［J］.热力发电，2007，(12).
［4］朱治利.石灰石——石膏湿法脱硫技术中的问题［J］.四川电力技术，2002，(4).

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