石灰石-石膏湿法脱硫工艺在燃煤电厂的应用

陈刚 贵州金元茶园发电有限责任公司

1 引言

我国是燃煤大国，在一次能源消耗中，煤炭占消费总量的75%左右。现如今，国家已经出台了一系列政策，加强污染控制，比如提升SO2排污费、现有的燃煤机组分期分批建成脱硫设施、关停小机组等等，与此同时，很多先进的脱硫工艺逐渐涌现，其中，石灰石-石膏湿法的应用较为常见，因此，对石灰石-石膏湿法的应用方式进行详细探究迫在眉睫。

2 石灰石-石膏湿法的应用原理

近年来，国家环保要求逐渐提升，同时，脱硫技术发展迅速，我国新建燃煤电厂的生产工艺也有了较大进步。在脱硫系统中没有设置旁路、GGH、风机等等，由于取消旁路，因此，脱硫系统只有在运行一段时间后才能够保证主机稳定运行。流石灰石一石膏湿法是一种新型脱硫工艺，某新建燃煤电厂的流石灰石一石膏湿法脱硫工艺流程如图1所示。

图1 燃煤电厂石灰石石膏湿法脱硫工艺流程

石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺的化学反应如下：

3 石灰石-石膏湿法优缺点

石灰石-石膏湿法在燃煤电厂中的应用优势主要体现在以下几点：（1）脱硫效率高；（2）投资适中，运行费用低，系统阻力小，脱硫剂为石灰石，便宜易得；（3）副产物为脱硫石膏，纯度高，在建材等行业可代替天然石膏使用；（4）运行稳定，控制简单，能很好适应烧结系统，系统有很好的缓冲作用，抗冲击能力强。

4 项目概况

某燃煤电厂有两台350MW机组，最大连续蒸发量为1165t/h，静电除尘器的设计效率为99.0%，两台炉合用一座高240m，出口内径为7.0m的钢筋混凝土烟囱。在该燃煤电厂的烟气脱硫中，选用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺FGD系统，该系统的设计形式为一炉一塔。

5 石灰石-石膏湿法在燃煤电厂中的应用方式

5.1 工艺概述

该燃煤电厂采用2套FGD系统，分别为1#以及2#两台锅炉配套，系统的应用目标是去除燃煤生产中所产生的SO2。为了保证FGD系统的正常运行，燃煤电厂水系统、石膏脱水系统、石灰石浆液制备系统均为公用。

FGD系统主要是由仪表空气系统、烟气系统、石灰石浆液制备系统、吸收塔系统、事故浆液排放系统以及石膏脱水系统等所组成的。

在燃煤电厂生产中，从锅炉引风机出口烟道中能够引出烟气，烟气再进入至FGD系统中，最后进入吸收塔完成脱硫处理，烟气经过脱硫处理后，即可通过烟囱排放至大气环境中。

在脱硫工艺中，脱硫剂选用石灰石，并通过应用湿法磨制系统制作成为浓度30%的浆液，源源不断的补充到吸收塔中，对于脱硫工艺所产生的副产品，可通过吸收塔浆液池泵出，再经过脱水处理后，即可制作成为含水量10%以内的石膏。

5.2 烟气系统

对于锅炉燃烧过程中所产生的烟气，首先经过除尘器ESP处理，然后通过引风机进入至水平烟道中，在经过增压风机的升压处理后，即可进入吸收塔中。烟气在吸收塔中进行脱硫净化处理，并且通过除雾器的除雾处理，最后即可排放至大气环境中。

烟气在经过水平烟道处理后，即可进入至FGD系统中，另外，还可以通过旁路挡板进入烟囱。对于FGD系统中的烟气，增压风机能够保障其克服FGD系统的阻力，并进入吸收塔中。烟气在吸收塔中总上而下流动，在此过程中，能够与从塔上部分喷淋下来的石灰石浆液进行充分接触，并发生化学反应，去除烟气中的SO2。烟气在经过净化处理后，还需要经过吸收塔的除雾器去除雾滴，当温度降低至53℃左右后，烟气即可进入FGD系统的净烟气档板，并重新回到水平主烟，最后即可通过烟囱排放至大气环境中。

在FGD系统的停运或者检修过程中，可能会对机组运行稳定性造成不良影响，对此，在FGD系统中需要设置旁路烟道，并且在旁路烟道的入口和烟道上，还需要设置挡板。

如果FGD系统发生故障，则应该关闭FGD系统的挡板门，对于没有经过处理的烟气，可以通过旁路的挡板门进入至烟囱中，然后排放至大气环境中。通过设置烟气旁路，不仅能够为FGD系统检修提供便利，而且在锅炉的点火阶段，烟气可以经过挡板门排放至大气中。

锅炉和吸收塔的操作是独立的，燃煤电厂生产中所产生的烟气可以经过FGD系统和烟囱进行排放，而如果烟气的温度在180℃以上，则烟气可以不经过FGD系统，而是通过主烟道的旁路挡板门进行排放。

5.3 吸收塔系统

在该燃煤电厂所用FGD系统中，应用AEE技术，吸收塔采用带就地强制氧化的喷淋塔，吸收塔的结构形式为空塔结构，通过合理设计浆液浓度，优化pH，能够有效降低压力损失，同时节约引风机电能消耗量。

在对吸收塔内喷淋层和喷嘴、烟气入口和烟气出口、除雾器等位置进行布设时，可采用计算机模拟设计的方式，进而优化石灰石化学当量比、浆液浓度、pH值、氧化空气流量、L/G等参数。

对于喷淋组件之间的距离，需要综合考虑有效喷射轨迹以及滞留时间进行确定，同时SO2通过液滴表面被吸收。在进气口位置的布置过程中，应该注意在朝向吸收塔位置，需要保持足够的向下倾斜度，这样才能够保证烟气具有重组的滞留时间，避免烟气发生旋流。

在整个FGD系统中，吸收塔系统是十分重要的核心部分，在吸收塔中，SO2、SO3、HF和HCl可以被脱硫和氧化处理。

6 石灰石-石膏湿法在燃煤电厂中的应用效益

6.1 社会效益

该燃煤电厂在应用FGD系统后，SO2排放量大幅度减少，污染总量已经能够达到该燃煤电厂所在市环保局的总量控制指标要求，有效减轻了燃煤电厂生产中对于环境的污染。

6.2 经济效益

该燃煤电厂所用1×350MW机组的脱硫效率能够达到90%以上，在脱硫工艺应用前，一台炉SSO2最大排放量为8375万t/a，而在应用FGD系统后，一台炉SO2最大排放量降低到840t/a。SO2、烟尘每污染当量收排污费分别为0.6元和2.18元，因此，排污费用节约量为如表1所示。

表1 脱硫后SO2、烟尘节省排污费表

6 结语

综上所述，石灰石-石膏湿法烟气脱硫法经过多年的发展，技术水平已经成熟，并被广泛应用于我国燃煤电厂机组中。本文主要结合实际，对石灰石-石膏湿法烟气脱硫法在燃煤电厂中的应用方式以及应用效益进行了详细探究，根据本文分析可见，通过在燃煤电厂中应用FGD系统，能够起到节能降耗的作用，同时还可以有效降低燃煤电厂机组运行维修成本，保证系统安全稳定的运行。