大气污染控制工程：第5章 烟气脱硫技术（3）

1、第5章 烟气脱硫技术（3）石灰石（石灰）湿法脱硫技术双碱法脱硫技术海水法脱硫技术镁法脱硫技术氨法脱硫技术典型的湿法烟气脱硫技术主要内容第一节 石灰石（石灰）湿法脱硫技术 一般电厂脱硫采用回收法：石灰石（石灰）一石膏法简易石灰石（石灰）一石膏法。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 1.化学原理 传统石灰石（石灰）一石膏法是以石灰石或石灰浆液与烟气中SO2反应，脱硫产物为石膏，脱硫石膏可以综合利用。石灰石（石灰）一石膏法脱硫的基本化学原理是： 石灰石在水中离解后，由于H被OH中和生成H2O,使得反应平衡向右进行。OH离子是由水中溶解的石灰石产生的，鼓入的空气将生成的CO2带走： 一、石灰石（石灰）一

2、石膏法工艺 同时鼓入的空气氧化HSO3和SO32一 离子，最后生成石膏沉淀物： 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 2.典型工艺流程 烟气流程一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 3.主要系统 石灰石（石灰）一石膏法工艺主要系统包括：（1）由石灰石粉料仓、石灰石磨机及测量室组成的石灰石制备系统；（2）由洗涤吸收、除雾器和氧化装置组成的吸收塔系统；（3）由烟气换热系统、脱硫风机和烟道组成的烟气系统；（4）由水力旋流分离器和真空皮带过滤机组成的石膏脱水系统及贮存装置；（5）由工艺水、工业水、废水处理组成的水系统；（6）由事故储罐和地坑组成的事故处理系统；（7）由电器、仪表、软件组成的控制系统； （8）自动运

3、行联锁保护系统。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 4.主要系统简介 （1）烟气系统简介 烟气系统的主要作用是进行脱硫的投入和切除,为脱硫运行提供烟气通道。 烟气系统包括以下设备及其系统: 烟道、原烟气挡板门、净烟气挡板门、旁路挡板门、挡板门密封系统、增压风机及其辅助系统、烟气换热系统(GGH)及其辅助系统。一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （1）烟气系统简介 烟气系统对锅炉单独设置，来自锅炉引风机出口的烟气进入烟道通向烟囱。在引风机出口与烟囱之间的烟道上设置旁路挡板门，当脱硫装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，脱硫装置进出口挡板门打开，烟气引入脱硫系统。烟气经过增压风机进入烟气换热器降温后进入吸收塔

4、，从吸收塔出来的净烟气再进入烟气换热器升温后经烟囱排入大气。当脱硫系统停运时，旁路挡板门打开，脱硫装置进出口挡板门关闭，烟气经旁路烟道进入烟囱直接排入大气。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （2）吸收和氧化系统简介 湿法烟气脱硫技术最核心的系统，其中最主要的设备包括吸收塔、除雾器和氧化槽。 吸收塔吸收塔是烟气脱硫系统的最重要的装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，适用于大容量烟气处理。吸收塔成功应用的主要有喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射塔、鼓泡塔等。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （2）吸收和氧化系统简介 除雾器净烟气出口设除雾器，通常为二级除雾器，装在塔的圆筒顶部（垂直

5、布置）或塔出口弯道后的平直烟道上（水平布置）。后者允许烟气流速高于前者。并设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。冷烟气中残余水分一般不能超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则会玷污热交换器、烟道和风机等。氧化槽氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂，溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （3）石灰石浆液制备系统（吸收剂制备系统）简介 石灰石浆液制备系统由破碎系统和湿式球磨机制浆系统组成。石灰石破碎系统用于将石灰石料由80 mm破碎成小于6 mm石灰石细料并储存。系统设计出力，石灰石仓的容量至少可供两台炉脱硫装置3天使用。汽车石料受料斗振动给料机破碎机埋

6、刮板输送斗式提升机埋刮板输送机石灰石仓制浆系统破碎系统的运行方式为：湿式球磨机制浆系统主要作用是：磨制出细度合格的吸收剂。（一级二级水力旋流器进行旋流分离 合格）一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （4）石膏脱水系统简介 吸收塔排出的石膏浆液通过浆液排出泵送入石膏旋流分离器，旋流器底流进入真空皮带机脱水，脱水后的石膏直接落入石膏仓内，石膏经石膏仓底部的卸料装置装入卡车外运。真空皮带脱水是石膏脱水的第二阶段，经过水力旋流器浓缩的石膏浆直接流入真空皮带脱水机。经过进料和分配系统，石膏浆被均匀地分布到真空皮带机的整个宽度上。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （5）石膏存储系统 湿石膏的存储方法取决于发电

7、厂烟气脱硫系统石膏的产量、用户的需求量、运输手段以及石膏中间储仓的大小。对于容量为300700m2的中间储仓，石膏在其中的存放时间不应超过一个月。因此，推荐采用带有底部卸料系统的一次通过型储仓。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （6）工艺水、工业水和废水排放系统简介 工艺水来源：电厂循环水工业水来源：电厂补充水工艺水系统为FGD装置提供各生产部件正常工作所需水量。系统的水损失包括：冷却烟气蒸发的水量、排放的水量、石膏携带的水量。工业水系统为FGD装置的湿磨和真空皮带提供正常的所需水量。其水质优于工艺水，主要任务是冲洗石膏成品，以期获得低氯根的产品。FGD的废水主要是由石膏脱水系统产生的少量废水

8、，用管道送至电厂灰水系统进行中和。 典型的废水处理系统一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （7）事故储罐和地坑系统简介 事故储罐和地坑系统包括：事故储罐系统、吸收塔区地坑系统、工艺楼区地坑系统。各系统的主要作用为：事故储罐系统：如果吸收塔因大修或故障原因必须排空，事故储罐可用于临时储存吸收塔内的浆液。吸收塔区地坑系统：用于收集、输送或储存吸收塔区域设备运行、运行故障、检验、取样、冲洗、清洗过程或渗漏而产生的浆液。工艺楼区地坑系统：用来收集、输送或储存工艺楼区域设备运行、运行故障、检验、取样、冲洗、清洗过程或渗漏而产生的浆液。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （9）控制系统简介采用集中控制方式，系统

9、正常运行及启停过程在运行人员少量干预下均可完成。数据采集系统具备工艺流程状态显示、操作过程显示、实时数据显示、趋势显示、报警、历史数据存储检索、定期报表、计算等功能。 系统主要的闭环调节回路包括增压风机入口压力控制、石灰石浆液浓度控制、脱硫塔pH及FGD出口SO2浓度控制、吸收塔液位控制、石膏浆排出量控制等。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （10）主要顺序控制（CSC）功能组简介包括脱硫系统启运、停止顺序控制功能组以及除雾器清洗、增压风机、GGH、石灰石制浆系统等设备的顺序控制子组。FGD系统的主联锁保护：FGD装置的保护动作条件包括FGD进口温度异常、进出口压力异常、增压风机故障、GGH故

10、障、循环浆泵投入数量不足等。 一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 （11）脱硫系统对发电机组运行的影响为克服FGD装置的阻力，一般在锅炉引风机后增设一台脱硫风机，通过压力控制，保持增压风机入口压力的稳定。从而保证了在FGD装置投入运行后，引风机出口压力基本稳定在FGD投入前的数值，引风机仍在原工况下运行，不影响锅炉的运行。脱硫装置辅助系统的运行相对独立，不会影响发电机组的安全稳定运行。 二、简易石灰石一石膏法工艺 简易石灰石一石膏法工艺原理和传统的石灰石一石膏法基本上是相同的，但最大的差别在于简易石灰石一石膏法工艺不是处理全部烟气，而是采用处理部分烟气（如只处理电厂的2/3的烟气，1/3的烟气不脱

11、硫），将脱硫的大部分烟气和未脱硫的烟气混合以后再排放，脱硫效率降低到80左右，但可省去GGH（即烟气热交换系统），这样可以大大降低投资和运行费用。 三、石灰石（石灰）抛弃法工艺 烟气中还存在部分氧，部分已生成的CaSO31/2H2O还会进一步氧化而生成石膏： 石灰石系统和石灰系统的一个重要区别：石灰石系统中，钙离子的产生与氢离子的浓度和碳酸钙的存在有关；而在石灰系统中，钙离子的产生仅与氧化钙的存在有关。因此，石灰石系统在运行时pH值比石灰系统的低。美国国家环保局的实验表明，石灰石系统的最佳操作pH值为56，石灰系统为8。三、石灰石（石灰）抛弃法工艺 2.石灰石（石灰）抛弃法工艺流程 石灰石（石

12、灰）抛弃法脱硫的主要流程：以石灰石或石灰的水浆液作脱硫剂，在吸收塔内对含有二氧化硫的烟气进行喷淋洗涤，使二氧化硫与料浆中碱性物质发生反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙而将二氧化硫去掉。浆液中的固态物质连续从浆液中分离出来并排到沉淀池，同时不断地向清液加入新鲜料浆循环至吸收塔。 三、石灰石（石灰）抛弃法工艺 石灰石（石灰）法的固体废物虽经脱水，但含水率一般在60左右。处理这些废物的途径有两种：一是回填法，另一为不渗透的池存储法。对于一座500 MW的电站，若燃煤含硫量为2%，石灰抛弃法的固体废物约48 t/h，石灰石抛弃法的废物则达59 t/h。如果回填坑深12 m，电厂运行30年，则仅填脱硫废料所需面

13、积就达700亩。第二节 双碱法脱硫技术 双碱法烟气脱硫技术，先用碱金属盐类如：NaOH，Na2CO3、Na2SO3等的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收了SO2后的溶液再生，再生后的吸收液循环使用。两种双碱法烟气脱硫技术：钠钙双碱法和钙钙双碱法 。钠钙双碱法工艺 1.工艺流程 气体与含有亚硫酸钠、硫酸钠、亚硫酸氢钠的溶液接触，在某些情况下，溶液中还含有氢氧化钠或碳酸钠。亚硫酸钠被吸收的SO2转化为亚硫酸氢盐。抽出一部分再循环液与石灰反应，形成不溶性的亚硫酸钙并再生出可溶性的亚硫酸钠及氢氧化钠。 2.双碱法工艺特点 优点：1）用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶

14、液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。2）吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔外，减少了塔内结垢的可能性，可用高效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔，从而大大减小吸收塔的尺寸及操作液气比，降低脱硫成本。3）脱硫效率高，一般在95%以上。缺点：Na2SO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不断向系统补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消耗量。另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。 第三节 海水法脱硫技术 1.基本原理 天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱性约为1.2 2.5 m

15、 mol/L，这使得海水具有天然的酸碱中和能力及吸收SO2的能力。利用海水的这种特性，成功地开发出海水脱硫工艺。当SO2被海水吸收，再经处理氧化为无害的硫酸盐而溶于海水中。其实硫酸盐是海水的天然成分。经脱硫而流回海洋的海水，其硫酸盐成分只会稍微提高，当离开排放口一定距离，这种差异就会消失。 SO2 + O2 + 2HCO3 SO42- + H2O +2CO2海水和清水中添加硫酸后pH值的变化 海水脱硫工艺海水脱硫工艺在海水脱硫工艺中，海水采用一次直流的方式吸收烟气中的SO2，然后进入曝气池，在曝气池注入大量的海水和空气，将SO2氧化成硫酸根离子，至其水质恢复后又流入大海。 海水脱硫工艺 工艺特

16、点 海水脱硫工艺 优点：1）工艺简单，运行可靠；2）系统无磨损、堵塞和结垢问题，系统利用效率高；3）不需要设置陆地废物处理场，最大限度减少了对环境带来的负面影响；4）脱硫效率高，可达90%以上，有明显的环境效益和运行保证率；5）占地少： 6）投资和运行费用低，一般投资占电厂投资的7%8%，全烟气量处理时系统电耗占机组发电量的11.5左右，无须采购、运输、制备其他添加剂。 第四节 镁法脱硫技术 镁法脱硫技术可分为氧化镁法和氢氧化镁法，分别以氧化镁和氢氧化镁为吸收剂。 一、氧化镁法脱硫工艺1.氧化镁法脱硫基本原理氧化镁法烟气脱硫的基本原理是用MgO的浆液吸收SO2，生成含水亚硫酸镁和少量硫酸镁，然

17、后送流化床加热，当温度在1235K以上时释放出MgO，SO2可回收利用。 2.氧化镁法工艺流程 一、氧化镁法脱硫工艺在洗涤中采用含有氧化镁的泥浆水液做吸收剂，类似于石灰浆洗涤，需要同样类型的设备。氧化镁被转变为亚硫酸镁和硫酸镁，然后将其从溶液中脱除和干燥。干燥后的亚硫酸镁在850下，在碳存在的情况下（用于还原硫酸镁）被煅烧再生。煅烧产生的氧化镁再回入吸收系统，SO2富气被送入硫酸制备装置或还原成元素硫。 3.工艺特点1）装置小型化，建设费用低脱硫塔具有冷却、增湿、脱硫、除尘、空气氧化等一整套功能，占地面积小，建设费用低。2）脱硫效率高，运行费用低3）安全性能好，可靠性高氢氧化镁比氢氧化钠更安全

18、，运行时，吸收液在pH中性附近，处理工艺安全。由于脱硫是在溶液状态下进行，无结垢和堵塞现象。 4）我国氧化镁（菱苦土）资源丰富，该方法在我国很有发展前途。 一、氧化镁法脱硫工艺二、氢氧化镁脱硫工艺 氢氧化镁法脱硫就是以氢氧化镁作为碱性脱硫剂，把排烟中的SO2吸收除去，并以空气氧化生成无害的硫酸镁水溶液排放的技术。该装置技术由冷却、除尘吸收、氧化、过滤四个工序组成，其工艺流程如图4-17所示 。 三、镁法脱硫的特点镁法烟气脱硫工艺因其反应产物为MgSO3、Mg（HSO3）2和MgSO4，它们在水中的溶解度比相应的钙盐大得多，与石灰石一石膏法烟气脱硫工艺相比，有以下特点：（1）氧化镁是碳酸镁煅烧后

19、的产物，价格相对低廉，氧化镁产物是仅次于石灰的廉价碱。（2）氢氧化镁比碳酸钙与二氧化硫反应速度快，吸收率高。（3）氧化镁分子量（41）比碳酸钙分子量（100）小，所以氧化镁法脱硫工艺的系统（包括吸收塔、循环浆量、工艺系统等）比石灰石一石膏法规模小，吸收剂用量少，设备占地面积小，投资费用相对较低。（4）镁法脱硫工艺具有运行稳定可靠，不易堵塞的特点，因运行时PH控制在6左右，设备腐蚀问题并不严重。（5）在抛弃法中，其废水主要含MgSO3和MgSO4，经处理后可排放，工艺流程短，但产生较大环境污染。若采用回收法，副产品可回收利用，MgO耗量相对较低，但工艺复杂、流程长，占地面积大，一次性投资较大，运

20、行费用较高，能源消耗也较大，却几乎不产生环境污染。 第五节 氨法脱硫技术 一、湿式氨法脱硫工艺 湿式氨法脱硫工艺是采用一定浓度的氨水做吸收剂，在一结构紧凑的吸收塔内洗涤烟气中的SO2，达到烟气净化的目的。形成的脱硫副产物是可做农用肥的硫酸铵，不产生废水和其他废物，脱硫率在90%99%，易于保证出口SO2浓度持续达标。 一、湿式氨法脱硫工艺：氨一硫酸铵法 除尘后的烟气从电厂锅炉引出，经换热器，进入冷却装置高压喷淋水雾降温、除尘（去除残存的烟尘），冷却到接近饱和露点温度的洁净烟气再进入到吸收洗涤塔中。吸收塔内布置有两段吸收洗涤层，使洗涤液和烟气得以充分的接触，脱硫后的烟气经塔内的湿式电除尘和除雾后，再进入换热器升温，达到排放标准的净气经烟囱排入大气。脱硫后含有硫酸铵的洗涤液