浅谈石灰石—石膏法湿法脱硫工艺

王晓辉

新疆众和股份有限公司新疆830013

摘要：随着我国经济实力的逐步增强和环境标准渐趋严格，我国治理二氧化硫污染的力度不断加大，其中，石灰石-石膏法烟气脱硫技术是控制酸雨和二氧化硫污染的最为有效的和最成熟的技术手段。本文将对该脱硫技术的工艺流程进行简单介绍。

关键词：石灰石—石膏法；湿法脱硫工艺；原理

引言

石灰石石膏法脱硫技术属于湿法脱硫技术的研究范畴，最大的特点在于：脱硫系统位于锅炉烟道系统的末端位置，整个脱硫过程直接在脱硫装置当中完成。除了具有吸收原料易得，价格低廉，运行费用低的优势以外，整个系统技术运行比较成熟，还具有运行安全可靠的优势。因此，积极展开对石灰石石膏法脱硫相关技术的研究工作有相当显著的现实意义与价值。

一、石灰石-石膏法脱硫的工作原理

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被脱除，最终反应产物为石膏。

在脱硫过程中，主要起作用的是石灰石，其与废气中的二氧化硫反应，最终生成亚硫酸氢钙；然后亚硫酸钙和亚硫酸氢钙与氧气反应最终生成石膏（CaSO4•2H2O）。当完成脱硫和氧化过程后，吸收塔会将石膏浆液排出，排出的浆液再经过浓缩、脱水，从而达到含水量小于10%的标准，再送运至储存库，而具体的处理手段因每个火电厂的实际情况而不同，经过脱硫处理的烟气仍然不能直接排放，还要经过除雾器进行除雾，通过火电厂的烟囱排出。

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。

二、石灰石—石膏法湿法脱硫工艺

1、吸收剂制备

吸收剂可釆用粉状石灰石或块状石灰石。若釆用粉状石灰石，粒径要求250目（或325目）90%以上的过筛率，吸收剂制备系统通常采用连续制浆，主要有石灰石储仓、螺旋给料机、皮带输送机、石灰石浆液箱等。石灰石粉由汽车运至厂内石灰石粉仓内，再由螺旋给料机和皮带输送机送到石灰石浆液箱中制浆，然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。若采用块状石灰石，则需增设球磨制浆系统。

2、SO2吸收

吸收塔是FGD系统的核心部分，其主要组成部分是循环泵及喷淋层、氧化空气系统、浆液搅拌系统、除雾器及其冲洗水系统等。吸收塔的主要作用是吸收烟气中的SO2并产生石膏晶体。其流程为：来自烟气再热器的烟气自吸收塔侧面进入塔内，烟气从下往上流经吸收塔时，与来自吸收塔循环泵喷淋的浆液接触反应，浆液含有10％～20％左右的固体颗粒；浆液将烟气冷却至约50℃，同时吸收烟气中的SO2，与石灰石发生反应生成亚硫酸钙；反应产物被收集在吸收塔底部，由氧化风机鼓入的空气氧化成石膏，并再次被循环泵循环至喷淋层；吸收塔内浆液被机械搅拌器或脉冲悬浮泵适当地搅拌。使石膏晶体悬浮。

3、石膏脱水

石膏脱水系统的主要功能是将吸收塔内石膏浆液脱水成含水量小于10％的石膏，这些石膏可作为商用副产品，也可抛弃不用。脱水系统的主要组成部分有石膏水力旋流器（一级脱水）、脱水机（二级脱水）及附属设备：如真空泵、滤液箱、废水旋流器及废水箱、石膏仓或石膏库等。

吸收塔石膏浆液是含有石膏晶体、CaCl2、少量未反应石灰石、CaF2和少量飞灰等的混合物，经过石膏水力旋流器后，可实现一定的分离效果，此后再经石膏脱水机实现石膏的洗涤和脱水。

4、石膏处理

石膏脱水系统主用包括石膏浆液泵、石膏旋流站、真空皮带脱水机等。石膏浆液通过石膏浆液泵送入石膏旋流器浓缩，浓缩后的石膏浆液送到真空皮带脱水机，经脱水处理后的表面含水率不超过10%。石膏旋流器分离出来的溢流浆液一部分进入废水处理系统，大部分则返回吸收塔循环使用。

5、工艺水及辅助系统

吸收塔塔内的水蒸发、石膏带水及废水外排会造成脱硫系统水流失，为了维持整套脱硫系统的水平衡，必须对脱硫系统进行补水。工艺水系统由工艺水箱、工艺水泵组成，主要用于除雾器冲洗、管道冲洗、氧化空气增湿等。为了设备冷却需要，通常配备单独的冷却水供应及回收系统。为确保系统压缩空气供给，配套压缩空气储罐及相应附属设施。

3、事故浆液系统

脱硫系统设计足够容量的事故浆液箱以满足吸收塔检修时所需排放的浆液量的储存。同时，考虑在FGD系统正常运行、设备检修及日常清洗维护中都将产生一定的浆液排出物，将排出物集中到排水坑内，由集水坑泵将池内浆液物质输送到吸收塔或相关容器循环利用。

6、脱硫产物的处理与利用

石膏也就是通过石灰石膏法进行烟气脱硫之后的副产品，其中主要含有硫酸钙与结晶水。由于石灰石膏脱硫技术的应用逐渐广泛，脱硫石膏的产量也随之增加。就目前阶段来看，很多厂家只是对石膏进行存储，没有进行有效的利用，这不仅造成一定的浪费，对土地资源也会产生一定程度的影响。这就要求对脱硫所产生的石膏进行再次加工处理，使其逐渐代替天然的石膏，这也就在一定程度上贯彻了可持续发展的观念。

现阶段世界各国对这一产物的应用有一定的不同，以下对一些先进国家对石膏的应用进行研究与分析：首先是在欧洲的发展国家中，大部分都将脱硫石膏进行了有效的再利用，例如石膏粉、石膏制品以及建筑材料等等，这在一定程度提高了资源的再利用；日本在对脱硫石膏进行处理的过程中，通常都是用来制作石膏板，同时，也在建筑材料中进行了较为广泛的应用，例如墙体材料、水泥等；在德国，主要是通过脱硫石膏进行建筑材料与新型技术的发展，将石膏企业建在电厂的附近，以此来对脱硫石膏产品进行处理。

我国对脱硫石膏的处理，相比发达国家，我国的脱硫石膏处理技术起步较晚，所以还存在一定的不足之处，但随着我国科技的不断进步，对脱硫石膏的处理也有了较为明显的进步，例如将石膏用于建筑材料、水泥以及土壤改良方面。

结语

石灰石—石膏法的副产品石膏能否真正有效得到利用，是关系到湿法烟气脱硫系统能否正常运行的关键之一，也是控制SO2排放的关键。对于我国缺水地区建设项目的湿法烟气脱硫系统装置，应该考虑设置GGH（烟气换热器）装置，这是整套湿法烟气脱硫系统装置节水的唯一有效的途径。

参考文献：

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[2]雷达.石灰石-石膏法烟气脱硫节能探讨[J].化工技术与开发，2011，40（9）：60-62.

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