1. 吸收塔

   • 功能：這是整個脫硫系統(tǒng)的“心臟”，所有的核心化學反應(yīng)都在這里進行。煙氣中的SO?在此被石灰石漿液吸收并氧化成石膏。

   • 關(guān)鍵內(nèi)部構(gòu)件：

     • 噴淋層：位于塔的上部，由多個噴嘴組成，將石灰石漿液霧化成無數(shù)細小的液滴，極大地增加了氣液接觸面積，從而提高脫硫效率。

     • 除霧器：位于吸收塔最頂部。煙氣經(jīng)過噴淋洗滌后，會攜帶大量漿液霧滴，除霧器的作用就是分離并捕集這些液滴，保證凈煙氣的濕度達標，防止對后續(xù)煙道和煙囪造成腐蝕。

     • 攪拌器：位于塔底漿池中，持續(xù)攪拌使石灰石顆粒保持懸浮狀態(tài)，防止沉淀，并促進氧化空氣的均勻分布。

二、漿液制備與供應(yīng)系統(tǒng)

2. 濕式球磨機 / 石灰石研磨系統(tǒng)

   • 功能：將塊狀的石灰石（CaCO?）研磨成極細的粉末（通常要求250-325目），以便能配制成均勻的懸浮漿液，提高反應(yīng)速率和利用率。

3. 石灰石漿液箱 / 漿液罐

   • 功能：儲存由石灰石粉和工藝水配制好的一定濃度的漿液，為吸收塔連續(xù)穩(wěn)定地提供吸收劑。

4. 漿液循環(huán)泵

   • 功能：將吸收塔漿池中的漿液輸送到噴淋層。通常設(shè)置3-4臺泵并聯(lián)運行，根據(jù)鍋爐負荷和入口SO?濃度調(diào)節(jié)運行的泵數(shù)量，是實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行的關(guān)鍵設(shè)備。

三、氧化與副產(chǎn)物處理系統(tǒng)

5. 氧化風機

   • 功能：向吸收塔底部的漿池中強制鼓入空氣，將亞硫酸鈣（CaSO?）徹底氧化成硫酸鈣（CaSO?），即二水石膏（CaSO?·2H?O）。這是生成高品質(zhì)石膏的關(guān)鍵步驟。

6. 石膏脫水系統(tǒng)

   • 功能：將吸收塔漿池中產(chǎn)生的石膏晶體從漿液中分離出來，制成可綜合利用的副產(chǎn)品。

   • 主要設(shè)備：

     • 石膏旋流器：一級脫水設(shè)備，利用離心力將漿液濃縮至含水量約40-50%。

     • 真空皮帶脫水機：二級脫水設(shè)備，將旋流器底流來的濃漿進一步脫水，最終產(chǎn)出含水量小于10%的干燥石膏餅。

四、煙氣及輔助系統(tǒng)

7. 煙氣系統(tǒng)

   • 主要設(shè)備：

     • 增壓風機：用于克服整個FGD系統(tǒng)（包括吸收塔、換熱器等）的阻力，保證鍋爐煙氣能夠順利通過脫硫裝置，不影響鍋爐的正常燃燒。

     • 煙氣換熱器（GGH）：現(xiàn)在很多新建電廠已取消。其原作用是使用凈煙氣加熱原煙氣，提升排煙溫度，避免煙囪出口產(chǎn)生“白煙”和腐蝕，同時降低吸收塔入口煙溫。取消后可簡化系統(tǒng)，但需對煙囪做防腐處理。

8. 工藝水箱及水泵

   • 功能：為整個系統(tǒng)提供工藝水和沖洗水，例如制漿、除霧器沖洗、管道和設(shè)備沖洗等，保證系統(tǒng)水平衡。

1. 脫硫效率提升

• 石灰石品質(zhì)控制
  選用高純度（CaCO?含量≥90%）、細度（250-325目）的石灰石粉，減少雜質(zhì)（如SiO?、MgO）對反應(yīng)的抑制。

• 漿液pH值優(yōu)化
  維持pH值在5.0-5.8（通常5.4最佳），過高易結(jié)垢，過低則SO?吸收率下降。需通過在線監(jiān)測動態(tài)調(diào)節(jié)石灰石投加量。

• 液氣比（L/G）調(diào)節(jié)
  根據(jù)煙氣SO?濃度調(diào)整噴淋層液氣比（通常8-15 L/m3），高硫煤需增加噴淋層或提高循環(huán)泵流量。

2. 系統(tǒng)防堵與防腐

• 結(jié)垢防控

  • 抑制石膏過飽和：通過氧化風機強制氧化（亞硫酸鈣→硫酸鈣），控制漿液密度≤1150 kg/m3，及時排出石膏。

  • 添加有機酸（如己二酸）緩沖pH波動，減少CaSO?·0.5H?O軟垢。

• 設(shè)備防腐
  吸收塔內(nèi)壁采用玻璃鱗片樹脂襯里，噴嘴選用碳化硅材質(zhì)，循環(huán)泵過流部件使用雙相不銹鋼。

3. 副產(chǎn)物（石膏）資源化

• 石膏品質(zhì)提升

  • 加強漿液洗滌（氯離子含量＜100 ppm）、控制脫水參數(shù)（真空皮帶機含水率≤10%）。

  • 添加晶種改良劑促進石膏晶體長大（粒徑＞50 μm），便于工業(yè)利用。

• 資源化途徑

  • 建筑石膏粉（需滿足《GB/T 9776-2022》強度標準）。

  • 水泥緩凝劑（替代天然石膏，SO?含量≥40%）。

  • 廢棄石膏可用于土壤改良或路基材料。

4. 節(jié)能與運行優(yōu)化

• 智能控制系統(tǒng)
  引入AI算法預(yù)測SO?負荷，聯(lián)動調(diào)節(jié)漿液循環(huán)量、氧化風量，降低電耗（如循環(huán)泵變頻運行）。

• 廢水處理
  脫硫廢水需經(jīng)“中和+沉淀+絮凝”工藝處理（去除重金屬、氟化物），或采用蒸發(fā)結(jié)晶實現(xiàn)零排放。

5. 協(xié)同治理技術(shù)

• 脫硫-脫硝協(xié)同
  在吸收塔前設(shè)置SCR脫硝，或試驗臭氧氧化同步脫硫脫硝（注意NOx溶入漿液后的鹽積累問題）。

• PM2.5控制
  優(yōu)化除霧器（屋脊式+管式組合），出口顆粒物濃度可＜5 mg/m3。

環(huán)境管理要點

• 在線監(jiān)測
  CEMS系統(tǒng)實時監(jiān)控SO?、顆粒物、NOx排放，數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)至環(huán)保部門。

• 故障預(yù)案
  制定漿液起泡（需添加消泡劑）、pH異常波動等應(yīng)急處理流程。

通過上述措施，石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)可實現(xiàn)95%以上的脫硫效率，副產(chǎn)物綜合利用率＞80%，同時兼顧經(jīng)濟性與環(huán)保要求。

關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)

1. 液氣比（L/G）：通常8~15 L/m3，影響脫硫效率和能耗。

2. 漿液pH值：控制5.0~5.8（過低腐蝕設(shè)備，過高降低反應(yīng)活性）。

3. 鈣硫比（Ca/S）：設(shè)計值1.02~1.05，實際運行中需避免過量石灰石浪費。

4. 空塔流速：3~4 m/s，過高易導(dǎo)致霧沫夾帶。

對比其他脫硫技術(shù)

石灰石-石膏法憑借高效率、低運行成本和副產(chǎn)物資源化優(yōu)勢，仍是燃煤煙氣脫硫的首選，尤其適合嚴苛環(huán)保標準下的規(guī)?；瘧?yīng)用。

1. 高脫硫效率：
   • 石灰石-石膏法脫硫的脫硫效率通?？梢赃_到95%以上，甚至在某些條件下可以達到99%以上。這使得它能夠有效減少煙氣中的二氧化硫排放，滿足嚴格的環(huán)保標準。
2. 技術(shù)成熟：
   • 該技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)非常成熟，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，操作經(jīng)驗豐富。
3. 副產(chǎn)品可利用：
   • 脫硫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品石膏（CaSO?·2H?O）可以作為建筑材料使用，如生產(chǎn)石膏板、水泥等，具有一定的經(jīng)濟價值。
4. 適應(yīng)性強：
   • 石灰石-石膏法適用于各種規(guī)模的燃煤電廠和工業(yè)鍋爐，能夠處理高硫煤和低硫煤的煙氣。
5. 運行成本相對較低：
   • 石灰石作為脫硫劑，資源豐富，價格相對較低。雖然初期投資較大，但長期運行成本相對較低。
6. 系統(tǒng)靈活性高：
   • 該技術(shù)可以根據(jù)煙氣中二氧化硫濃度的變化靈活調(diào)整脫硫劑的用量，保持高效的脫硫效果。
7. 環(huán)保性能好：
   • 脫硫過程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)過處理后可以循環(huán)使用，減少了水資源的消耗和環(huán)境污染。
8. 廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗：
   • 石灰石-石膏法在全球范圍內(nèi)有大量的應(yīng)用實例，積累了豐富的運行和維護經(jīng)驗。

1.?高效脫硫

• 高脫硫率：可達95%以上，滿足嚴格的排放標準。
• 適應(yīng)性強：能處理不同含硫量的煙氣。

2.?經(jīng)濟性

• 原料成本低：石灰石資源豐富，價格低廉。
• 副產(chǎn)品價值：生成的石膏可用于建材，增加經(jīng)濟效益。

3.?技術(shù)成熟

• 廣泛應(yīng)用：技術(shù)經(jīng)過長期驗證，運行穩(wěn)定可靠。
• 操作簡便：自動化程度高，易于管理。

4.?環(huán)保效益

• 減少排放：顯著降低二氧化硫排放，改善空氣質(zhì)量。
• 資源利用：副產(chǎn)品石膏可再利用，減少廢棄物。

5.?系統(tǒng)靈活性

• 適應(yīng)多種規(guī)模：適用于不同規(guī)模的電廠和工業(yè)鍋爐。
• 改造方便：現(xiàn)有設(shè)備易于改造升級。

6.?政策支持

• 符合法規(guī)：滿足各國嚴格的環(huán)保要求。
• 政策激勵：部分地區(qū)提供補貼或稅收優(yōu)惠。

總結(jié)

石灰石-石膏法因其高效、經(jīng)濟、技術(shù)成熟、環(huán)保效益顯著以及政策支持，成為脫硫領(lǐng)域的主流技術(shù)。

石灰石漿液制備：首先，將石灰石磨成細粉并加水制成漿液。石灰石漿液通過輸送泵送入吸收塔中。

煙氣與漿液接觸：鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過除塵處理后，進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，煙氣與從上而下噴淋的石灰石漿液逆流接觸，發(fā)生化學反應(yīng)。煙氣中的二氧化硫（SO?）溶解于漿液中，生成亞硫酸鈣（CaSO?）和硫酸鈣（CaSO?）。

氧化反應(yīng)：在吸收塔底部或?qū)ｉT的氧化區(qū)，通過鼓入空氣或氧氣，將生成的亞硫酸鈣進一步氧化為更穩(wěn)定的硫酸鈣（CaSO?）。這一過程通常需要控制氧化風機的供氧量，以確保反應(yīng)完全。

石膏生成與分離：反應(yīng)生成的硫酸鈣在吸收塔底部沉降，形成石膏漿液。石膏漿液經(jīng)過循環(huán)泵送回吸收塔頂部繼續(xù)參與反應(yīng)，或者通過脫水設(shè)備（如旋流器、真空皮帶脫水機）進行脫水處理，最終得到干燥的石膏產(chǎn)品。

副產(chǎn)品處理：脫硫過程中產(chǎn)生的石膏可以作為建筑材料使用，或者進行進一步的處理和回收利用。

廢水處理：脫硫過程中會產(chǎn)生含有少量污染物的廢水，需要通過廢水處理系統(tǒng)進行處理，以減少對環(huán)境的影響。

整個石灰石石膏法脫硫過程涉及多個環(huán)節(jié)，包括煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等，各環(huán)節(jié)緊密配合，確保高效脫硫并減少環(huán)境污染。

技術(shù)成熟和可靠性高：石灰石-石膏法是一種非常成熟的煙氣脫硫技術(shù)，自20世紀80年代以來廣泛應(yīng)用于全球的火電廠中。其技術(shù)已經(jīng)非常成熟，運行可靠性高，設(shè)備和技術(shù)容易獲取。

資源豐富且價格低廉：石灰石作為脫硫劑，來源廣泛且價格便宜。石灰石資源豐富，易于運輸和保存，這使得石灰石-石膏法在經(jīng)濟上具有很大的優(yōu)勢。

脫硫效率高：石灰石-石膏法的脫硫效率非常高，通?？梢赃_到90%以上，甚至在某些裝置中可以超過95%。這種高效率使得該方法能夠有效去除煙氣中的二氧化硫，滿足嚴格的環(huán)保要求。

適應(yīng)性強：石灰石-石膏法對煤種變化、負荷變化和脫硫率變化具有較強的適應(yīng)性，特別適用于大容量機組（如200MW及以上）和燃用含硫量較高的煤種。

副產(chǎn)品可利用：脫硫過程中產(chǎn)生的石膏是一種有價值的副產(chǎn)品，可以用于建筑材料或肥料等工業(yè)應(yīng)用，這不僅減少了廢物處理的成本，還增加了經(jīng)濟效益。

系統(tǒng)穩(wěn)定且無氨逃逸問題：石灰石-石膏法系統(tǒng)運行穩(wěn)定，吸收劑不存在揮發(fā)性問題，也無氨逃逸問題，這使得其在實際應(yīng)用中更加安全可靠。

盡管石灰石-石膏法存在一些缺點，如初期投資和運行成本較高、占地面積大、系統(tǒng)管理復(fù)雜等，但其綜合優(yōu)勢使其成為目前國內(nèi)外火電廠煙氣脫硫的首選工藝。特別是在內(nèi)陸電廠或資源豐富的地區(qū)，石灰石-石膏法因其經(jīng)濟性和高效性而被廣泛采用。

SO₃+H₂0→2H⁺+SO4^2-

CaCO₃+2HCl→CaCl₂+CO₂↑+H₂O

CaCO₃+2HF→CaF₂+CO₂↑+H₂O

石灰石-石膏法脫硫反應(yīng)是一個比較復(fù)雜的反應(yīng)過程，其中有些副反應(yīng)有利于反應(yīng)的進程，有些會阻礙反應(yīng)的發(fā)生，下列反應(yīng)在設(shè)計中應(yīng)予以重視。

(1)與Mg的反應(yīng)

漿池中的Mg元素，主要來自于石灰石中的雜質(zhì)，當石灰石中可溶性Mg含量較高時(以MgCO₃形式存在)，由于MgCO₃活性高于CaCO₃會優(yōu)先參與反應(yīng)，對反應(yīng)的進行是有利的，但過多時會導(dǎo)致漿液中生成大量的可溶性的MgSO₃，使得溶液里SO濃度增加，導(dǎo)致 SO₂吸收化學反應(yīng)推動力的減小，而導(dǎo)致SO₂吸收的惡化。另一方面漿液中的SO₄^2–增加，會抑制氧化反應(yīng)的進行，需要增加氧化空氣量。因此噴淋塔一般會控制Mg²⁺的濃度，當高于5000mg/L時需要排出廢水，此時控制準則不再是Cl^–小于20000mg/L。

(2)與Al的反應(yīng)

AL主要來源于煙氣中的飛灰，可溶解的AL在F^–濃度達到一定條件下，會形成氟化絡(luò)合物(膠狀絮凝物)，包裹在石灰石顆粒表面，形成石灰石溶解閉塞，嚴重時會導(dǎo)致反應(yīng)惡化的事故。

(3)與CL的反應(yīng)

在一個封閉系統(tǒng)或接近封閉系統(tǒng)的狀態(tài)下，F(xiàn)GD工藝會把吸收液從煙氣中吸收溶解的氯化物增加到非常高的濃度。這些溶解的氯化物會產(chǎn)生高濃度的溶解鈣(主要是氯化鈣)溶解鈣會妨礙石灰石中碳酸鈣的反應(yīng)，控制CL^–的濃度在12000~20000mg/L是保證反應(yīng)正常進行的重要因素。

石灰石-石膏法脫硫是目前項目應(yīng)用非常廣泛且效果好的一種工藝。