工業(yè)生產(chǎn)中煙氣脫硫工藝（二）

2024/03/22

在煙氣脫硫技術(shù)中基于吸收劑和脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)分類(lèi)，主要包括濕法、干法以及半干（半濕）法。

濕法煙氣脫硫（FGD）技術(shù)涉及于濕潤環(huán)境中使用含有吸收劑的溶液或漿液來(lái)達到脫硫目的，并包括后續處理步驟。這一技術(shù)具備諸多優(yōu)點(diǎn)，如反應迅速性，設備結構設計簡(jiǎn)潔，并且擁有顯著(zhù)的脫破效率。但是，該技術(shù)也存在一些不容忽視的挑戰，比如腐蝕問(wèn)題嚴重，運營(yíng)與維護費用高昂，此外還可能引致二次污染。

另一方面，干法FGD技術(shù)則是在全干燥狀態(tài)下進(jìn)行脫硫吸收與產(chǎn)物處理。這種技術(shù)的優(yōu)勢在于沒(méi)有污水廢酸排放，設備腐蝕程度相對較低。此外，由于煙氣凈化過(guò)程中無(wú)明顯溫度降低，因此凈化后的煙氣溫度高，有利于煙囪排氣擴散，同時(shí)，此技術(shù)的二次污染也相對較少。然而，干法FGD技術(shù)也面臨一些困難，諸如較低的脫硫效率，較慢的反應速度，以及設備體積龐大等問(wèn)題。

關(guān)于半干法FGD技術(shù)，此項技術(shù)的核心特征在于其脫硫劑在干燥狀態(tài)下進(jìn)行脫硫，并在濕潤環(huán)境中進(jìn)行再生，或者采取相反的工藝。特別地，那些在濕潤環(huán)境下實(shí)現的硫化物脫除，并后續以干燥形式處理生成物的半干法，由于其綜合了濕法快速反應、高效脫除的優(yōu)勢與干法無(wú)污水廢酸排放及易于產(chǎn)物處理的特點(diǎn)，因而得到了廣泛的關(guān)注和認可。

針對于從燃燒中產(chǎn)生的硫化物，根據其最終用途或處理方式，我們可將其分為拋棄型和回收型兩大類(lèi)別。在這兩類(lèi)方法中，石灰石-石膏法的煙氣凈化技術(shù)被視作一種標準的脫硫工藝。該工藝的操作過(guò)程是，首先將石灰石粉混合水，制備成一定濃度的漿液，然后通過(guò)泵送系統輸送至吸收塔，與塔內的煙霧進(jìn)行充分混合接觸。在吸收塔內，二氧化硫氣體與漿液中的碳酸鈣，以及塔底部通入的空氣發(fā)生化學(xué)反應，從而形成硫酸鈣。當生成的硫酸鈣達到預定的飽和度之后，便會(huì )結晶轉化為稱(chēng)為二水石膏的物質(zhì)。

經(jīng)過(guò)處理的石膏漿液在吸收塔后會(huì )經(jīng)歷濃縮和脫水過(guò)程，以將含水量降至10%以下。之后，通過(guò)輸送設備，該石膏被送存到石膏倉庫中。此外，煙氣在脫硫處理后，會(huì )通過(guò)除霧器消除其中的水滴，然后經(jīng)由熱交換器進(jìn)行加熱，并最終由煙囪排出至大氣中。由于吸收塔內的吸收劑通過(guò)循環(huán)泵與煙氣進(jìn)行連續接觸，其使用效率極高，因此，即使在鈣硫比較低情況下，脫硫效率也能超過(guò)95%。

從工藝角度考慮，首先，煙源從鍋爐引風(fēng)機出口引入總煙道。之后，通過(guò)增壓風(fēng)機升壓進(jìn)入轉輪式煙氣換熱器（RGGH），進(jìn)行降溫處理。經(jīng)過(guò)降溫的煙氣再進(jìn)入到吸收塔進(jìn)行脫硫。去除水霧后的煙氣將再次通過(guò)RGGH進(jìn)行升溫至80℃以上，然后接入主發(fā)電工程的煙道，最后經(jīng)煙窗排放至大氣中。為應對鍋爐啟動(dòng)、FGD裝置故障或檢修停機等情況，主發(fā)電工程煙道上設置有旁路擋板門(mén)，此時(shí)，煙氣會(huì )直接由旁路擋板門(mén)經(jīng)煙窗排出。

在濕法煙氣脫硫過(guò)程中，石灰石漿液經(jīng)由循環(huán)泵輸送至吸收塔內的噴管與噴嘴系統。在此過(guò)程中，漿酸與煙道氣接觸，引發(fā)化學(xué)反應，以清除煙氣中的二氧化硫(SO2)?；瘜W(xué)反應分為兩個(gè)階段：吸收和氧化。

吸收階段涉及以下反應：

1. 石灰(CaO)與水(H2O)反應生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)。

2. 碳酸鈣(CaCO3)與二氧化硫(SO2)以及水(H2O)反應，產(chǎn)生亞硫酸鈣半水合物(CaSO3·1/2H2O)并釋放二氧化碳(CO2)。

3. 氫氧化鈣(Ca(OH)2)與二氧化硫(SO2)反應，同樣形成亞硫酸鈣半水合物(CaSO3·1/2H2O)與水(H2O)。

4. 亞硫酸鈣半水合物(CaSO3·1/2H2O)繼續于二氧化硫(SO2)和水(H2O)反應，生成亞硫酸氫鈣(Ca(HSO3)2)。

氧化階段則包括：

1. 亞硫酸鈣半水合物(CaSO3·1/2H2O)在氧氣(O2)的作用下與水(H2O)反應，最終轉化為石膏(二水合硫酸鈣，CaSO4·2H2O)。

2. 亞硫酸氫鈣(Ca(HSO3)2)與氧氣(O2)反應，在水(H2O)的參與下亦生成石膏(CaSO4·2H2O)，同時(shí)釋放二氧化硫(SO2)。

當石膏在吸收塔循環(huán)漿池中達到預定濃度，石膏排出泵將其轉移至石膏脫水系統進(jìn)行后續處理，以確保環(huán)境排放標準得到滿(mǎn)足。

在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中，為防止設備結垢，至關(guān)重要的是對吸收液進(jìn)行適當的處理，包括加入有機添加劑。此外，該過(guò)程的主要終產(chǎn)物是石膏。通常，簡(jiǎn)易石灰石/石膏法不會(huì )對終產(chǎn)物進(jìn)行回收，而是直接廢棄。然而，通過(guò)采用后處理方法，可以分離出石膏并加以回用。

系統構成復雜且多樣，包括石灰石制備系統、吸收氧化系統和石膏脫水裝置等部分。這些系統由各種設備組成，如石灰石粉料倉、磨機、測量站，以及洗滌循環(huán)系統、除霧器、氧化工序組成的吸收塔、噴淋塔、填料塔等。

 主要特點(diǎn)包括高效脫硫，技術(shù)成熟，可靠性高，對煤種變化具有較強的適應性。盡管系統較為復雜，占地面積較大，一次性建設投資相對較高，但是吸收劑資源豐富，價(jià)格適中，運行鈣硫比高。

需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題主要集中在如何提高終產(chǎn)物的處理效率，減少系統的復雜性與占地面積，降低一次性建設投資，同時(shí)保證吸收劑的供應，并且確保煙氣再熱系統的有效性。

1. GGH（氣-氣熱交換器）的漏風(fēng)問(wèn)題對脫硫效率產(chǎn)生不利影響，并可能導致設備腐蝕和結垢。為維持高效的脫硫過(guò)程，需針對這些影響進(jìn)行細致評估，并制定相應的解決策略。

2. 除霧器在遭遇阻塞及結垢問(wèn)題時(shí)，會(huì )威脅系統的穩定性與運行安全。因此，需要對現行除霧器進(jìn)行定期檢查和必要的維護工作，保障其功能正常。

3. 當前電除塵設備亟需改造以符合煙氣濕法洗滌(FGD)的運行要求以及滿(mǎn)足總體環(huán)境排放標準。這一過(guò)程要求對電除塵系統進(jìn)行全面評估，以確保其在改造后能高效地去除顆粒物。

4. 關(guān)于脫硫副產(chǎn)物，包括二水石膏的綜合利用，存在處理路徑選擇、市場(chǎng)定價(jià)與銷(xiāo)售渠道開(kāi)發(fā)等問(wèn)題。這一系列問(wèn)題的解決將有助于實(shí)現副產(chǎn)品的經(jīng)濟價(jià)值最大化。

5. 針對氣溶膠狀態(tài)的三氧化硫(SO3)脫除效能不足的問(wèn)題，需研究并實(shí)施有效的控制技術(shù)，以提高去除率。

6. 對于產(chǎn)生的脫硫廢水，采用合理的處理手段，確保其被妥善處置，防止對生態(tài)環(huán)境造成潛在污染。

7. 考慮到脫硫劑生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境影響，例如開(kāi)山鑿石或燒制石灰等活動(dòng)會(huì )對自然生態(tài)造成顯著(zhù)損害，并且伴隨二氧化碳的釋放加劇溫室效應，有必要積極研究可持續的脫硫技術(shù)，減輕對生態(tài)環(huán)境的沖擊。