石灰石——石膏濕法脫硫技術概述

1.石灰石——石膏濕法脫硫工藝簡介

所謂石灰石——石膏濕法脫硫，就是SO2 吸收劑采用石灰石漿液，脫硫副產(chǎn)品為石膏(即：CaSO4?2H2O)，其特點是石灰石吸收劑價格便宜，容易獲取， 副產(chǎn)品石膏成分穩(wěn)定不造成二次污染，且綜合利用市場廣闊，可添加在水泥中作為緩凝劑，也可開發(fā)深加工做石膏建材等。

由于目前國內引進的脫硫技術流派較多，有德國斯坦米勒、比曉夫、奧地利AEE、美國巴威、杜康和日本三菱、川崎等，下面重點介紹德國斯坦米勒石灰石——石膏濕法脫硫技術。

石灰石——石膏濕法脫硫裝置通常由下列系統(tǒng)和設備構成：

煙氣系統(tǒng)：主要有增壓風機、檔板、GGH加熱器、密封風機等設備。

吸收塔循環(huán)系統(tǒng)：主要有吸收塔循環(huán)泵、氧化風機、除霧器、攪拌器、石膏排出泵、吸收塔本體等設備。

石膏一、二級脫水系統(tǒng)：主要有石膏旋流器、石膏漿液箱、石膏漿液泵、真空皮帶脫水機、真空泵、濾布沖洗水泵、濾餅沖洗水泵、濾液分離器、濾液水箱、濾液水泵、石膏輸送皮帶機、石膏倉等設備

石灰石卸料系統(tǒng)：主要有卸料斗、振動給料機、破碎機、螺旋(或刮板、皮帶)輸送機、斗式提升機、石灰石倉等設備。

吸收劑制備和輸送系統(tǒng)：主要有稱重皮帶給料機、濕式球磨機(或干式磨機)、石灰石漿液箱、石灰石漿液泵等設備。

排放系統(tǒng)：主要有石灰石制漿區(qū)域集水坑、吸收塔區(qū)域集水坑、集水坑攪拌器、集水坑泵、事故漿液箱、事故漿液泵等設備。

以及工藝水及除霧器沖洗系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等。

德國斯坦米勒石灰石——石膏濕法脫硫裝置，吸收塔采用逆流空塔結構，脫硫效率一般可達到95%以上，吸收塔內布置有兩級除霧器及漿液噴淋系統(tǒng)，每層噴淋系統(tǒng)對應1臺再循環(huán)泵。

該裝置配有軸流式動葉可調(或靜葉可調)增壓風機，來自鍋爐的原煙氣通過電除塵后，由增壓風機送入吸收塔洗滌，煙氣中的SO2、SO3等酸性物質被吸收脫除，凈煙氣通過GGH加熱器加熱后，送入煙囪排入大氣。

該裝置采用兩級石膏脫水，吸收塔石膏排出泵排出的石膏漿液，通過第一級旋流濃縮離心分離，再由第二級真空皮帶脫水機脫水，脫水后水分小于10%的成品石膏送入石膏倉。

該裝置石灰石漿液的制備由濕式制漿系統(tǒng)(或干粉磨制系統(tǒng))來完成，每套制漿系統(tǒng)配有一臺濕式球磨機。制漿系統(tǒng)磨制的合格石灰石漿液送入石灰石漿液箱，由石灰石漿液泵送入吸收塔作為吸收劑。

為了使化學性質不穩(wěn)定的CaSO3，充分氧化為穩(wěn)定的CaSO4，該裝置還設置有氧化風機，氧化空氣由攪拌器處送入吸收塔。

為了不使吸收塔及各漿液箱內的固體物沉積，該裝置在吸收塔安裝了多臺側入式攪拌器。石膏漿液箱、石灰石漿液箱、事故漿池、球磨機再循環(huán)箱、石灰石漿液集水坑、吸收塔集水坑等各安裝頂入式攪拌器。

為了解決設備停運后漿液的沉積，該裝置設有齊全的沖洗水系統(tǒng)。

為了防止設備的腐蝕，該裝置接觸漿液的設備通常采用了襯膠或鱗片樹脂，重要設備和部位采用了高品位的耐酸鋼。

壓縮空氣系統(tǒng)為回轉式GGH吹灰器和儀用設備提供壓縮空氣。

工藝水由工藝水系統(tǒng)提供。

2、石灰石——石膏濕法脫硫機理

2.1 SO2、SO3和HCl的吸收

煙氣中的 SO2和SO3首先溶解于漿液微滴的水中，進行下列反應：

SO2+H2O←→HSO3-+H+

SO3+H2O←→H2SO4

為了維持SO2、SO3的吸收，生成的酸性物H2SO4、H2SO3應迅速被中和。

2.2 石灰石漿的反應

SO2、SO3和HCl及石灰石漿微滴繼續(xù)下落至吸收塔氧化池中，進行下列反應。

CaCO3+2H++HSO3-←→Ca2++HSO3-+CO2↑+H2O

CaCO3 +H2SO4←→CaSO4+CO2↑+H2O

CaCO3+2HCl←→CaCl2+CO2↑+H2O

上述反應是在吸收塔氧化池中進行的離子反應。

2.3 CaSO3 的氧化

CaSO3的氧化需要向氧化池中注入氧化劑——空氣，氧化過程為：

2Ca2++2H2SO3-+O2←→2CaSO4+4H+

而氧化是伴隨石膏的結晶同時進行的，結晶過程為：

CaSO4+2H2O←→CaSO4?2H2O

上述反應過程均在吸收塔氧化池中完成。

為了使反應順利完成，并生成合格的石膏，應保持氧化池內的PH值在5.7 左右，通過化學計算，反應中的Ca/S比應保持在1 .02——1.05之間較為合適。

從思想上重視煙氣脫硫技術

對于火力發(fā)電廠來說，煙氣脫硫裝置是輔助系統(tǒng)和設備，有的電廠重視不夠，用于煙氣脫硫裝置建設管理的人員相對不夠，在可研、設計、施工、調試和運行維護過程中技術管理不到位，有生搬硬套、崇洋媚外或不管不問的現(xiàn)象。

由于煙氣脫硫裝置投產(chǎn)后，增加的運行維護費用多的達到數(shù)千萬元，因此，電廠投用FGD裝置的積極性不高，有的甚至想能不投產(chǎn)就盡量不投。重慶某2*220MW機組FGD裝置是原國家電力公司示范項目之一，為全進口德國技術和設備，初投資4.89億元，投產(chǎn)后運行維護和還貸等費用高達3000多萬元，重慶某1*200MW機組FGD裝置，初投資1.8億元，投產(chǎn)后的運行維護和還貸等費用高達1500萬元左右，這么大的運行維護費用，是電廠的沉重負擔。在這種思想的指導下，可以想象某些單位對FGD裝置的重視程度了。有的電廠特別是邊遠電廠在進行脫硫裝置的建設時，想方設法減少投資，這樣造成的后果就是國家花上億元資金建設的FGD裝置處于閑置和擺設的狀態(tài)，令人痛心。重慶某2*360MW機組，建設時設計采用處理80%煙氣量，節(jié)約了初投資，事實證明，這種選擇是不明智的。四川、重慶、貴州、山東等地FGD裝置建設完成后，都有因為成本原因而不愿投用的。事實上，隨著國家環(huán)境污染治理力度的加大，排污費用收取的提高，城市火電廠的生存已越來越艱難。重慶某城市電廠技改1*300MW機組，在電廠基礎已基本完成的情況下，由于環(huán)保沒有通過而停建，損失高達1000多萬元，同樣是該廠，由于燃燒煤質變化，原煤含硫量嚴重超標，導致脫硫裝置超負荷，在重慶市缺電的情況下，機組不得不減負荷適應脫硫的運行也不得開起旁路運行。重慶某1*200MW機組FGD裝置沒有按期完成投產(chǎn)，而多次被重慶市人大督察處督辦，去年貴陽某1*200MW機組FGD裝置，由于與機組未“三同時”而被中央和地方媒體暴光，造成了很不好的政治和社會影響。

從長遠來看，火電廠FGD裝置是否正常投入運行，已關系到了火電廠的可持續(xù)發(fā)展，這一點如果不引起足夠重視，在未來的3——5年內，火電廠將面臨生存危機，城市火電廠的今天就是邊遠火電廠的明天，這決不是危言聳聽!

因此，各級領導和技術人員都必須從思想上高度重視FGD裝置和煙氣脫硫技術，從各個角度把好質量關，使投運的FGD裝置能夠正常運行，在建的項目質量優(yōu)良，為準備建的項目打好基礎。

從技術上把好每一關

煙氣脫硫裝置的可研、招標、設計、施工、調試和運行維護，都是十分重要的環(huán)節(jié)，各個階段有各個階段的特點，需要采取不同的措施把好質量關。

在可研階段，應對現(xiàn)場條件進行充分的調查了解，對FGD基礎設計參數(shù)要掌握清楚。特別是對影響FGD裝置性能的數(shù)據(jù)要認真測量或落實。如原煤的含硫量、鍋爐排煙量、排煙粉塵含量和排煙溫度、石灰石品質指標等。對于技改項目，原煤的含硫量建議以過去一年鍋爐燃用煤質的平均值為基礎，并考慮未來可能燃用的煤質加以修正。鍋爐排煙量和粉塵含量、排煙溫度等應以實際測量為準，不能用機組投產(chǎn)時的設計參數(shù)代替。石灰石品質指標注意取樣和化驗的方法，并考慮多個石灰石礦選擇。有的項目由于取樣或化驗方法不正確，石灰石品質指標偏高，這勢必影響下一步的設計。在貴州和四川某廠，由于對濕法脫硫技術理解和掌握不夠，電廠提供的基礎設計資料與實際偏差太大，因此使得投產(chǎn)的FGD裝置不能全進煙運行，有電廠甚至只能處理設計煙氣量的60%。

在招標階段，注意實事求是，不要盲目崇洋媚外、照抄照搬?？梢試a(chǎn)的設備，就堅決國產(chǎn);可以不要的系統(tǒng)，堅決不要，在電源保安系統(tǒng)十分可靠的情況下，就不必堅持上柴油發(fā)電機。也不要盲目要求旁路檔板的快速開啟時間為25秒，有的甚至要求15秒。技術條件的提高勢必造成造價的提高，事實上，通過對不少脫硫裝置的調試證明，旁路擋板在60秒內正常開啟，對鍋爐的影響是很小的。

設計階段，應認真核實設計基礎參數(shù)，對業(yè)主提供的設計參數(shù)有疑問時，作為設計單位有義務向業(yè)主提出并修正。設計單位不能隱瞞業(yè)主的問題，從而用來掩蓋自己將來可能的失誤。初步設計審查時，需要多聽取具有經(jīng)驗的用戶和具有安裝、調試經(jīng)驗的專家意見，避免原則錯誤，從而減少不必要的設計失誤和浪費。貴州某2*300MW機組FGD裝置，就出現(xiàn)了設計多余系統(tǒng)和設備的現(xiàn)象，造成了不必要的損失。

施工階段，應按圖施工，把握好施工質量，認真執(zhí)行各項規(guī)章制度和質量標準，在發(fā)現(xiàn)設計問題時，應及時提出，不能施工完成后再提出，作為設計修改而獲取利益，在施工中出現(xiàn)了問題，應及時整改，不能隱瞞。由于目前電力建設項目多，正規(guī)的電力施工隊伍工作飽滿，因此應認真選擇具有經(jīng)驗的施工隊伍，從目前很多的脫硫施工現(xiàn)場來看，分包和轉包多，不便于管理和控制。非電力系統(tǒng)施工隊伍由于不熟悉電力規(guī)范，出現(xiàn)的施工質量問題和工期不能按時完成的現(xiàn)象比較普遍。

在調試階段，應嚴格執(zhí)行各項驗收標準，及時發(fā)現(xiàn)設計、施工和系統(tǒng)、設備問題。電廠運行、維護人員應積極參與和配合，掌握好各項操作和維護技能，不要因怕負責任而不愿意操作。調試人員要實事求是，不能隱瞞系統(tǒng)、設備等問題，認真為業(yè)主負責。在現(xiàn)有模式下，存在調試和總包單位共同隱瞞問題，把業(yè)主蒙在鼓里的現(xiàn)象。某些電廠運行和維護人員，由于怕承擔責任而遲遲不上崗，調試時袖手旁觀，調試完成不能勝任工作。造成調試工作量加大和調試工期的延長。

在投入生產(chǎn)以后，運行和維護人員應迅速掌握煙氣脫硫技術，熟悉FGD裝置性能，增加運行維護經(jīng)驗，加快進口設備配件的國產(chǎn)化步伐，從而降低運行維護費用。重慶某2*220MW機組FGD裝置，是全進口德國設備和技術，兩爐一塔。該裝置在建設之初，由于領導重視，抽調了一批素質高的運行和維護人員認真進行生產(chǎn)準備，不但掌握了運行維護技能，而且積極參與了裝置的全過程調試，很快積累了豐富的運行維護經(jīng)驗，同時在短短的一年時間內進行了一系列技術改造和優(yōu)化。在煙氣條件比較差的情況下，精心調整、精心維護，副產(chǎn)品石膏達到了設計品質指標，為石膏的綜合利用打下了良好基礎，從而使石膏產(chǎn)品供不應求。該裝置在投入運行以后，年平均運行都在8000小時以上。

從制度上規(guī)范脫硫管理

據(jù)有關媒體報道，近幾年國家將投資3000億元進行“兩控區(qū)”污染治理，而煙氣脫硫是國家污染治理的重點，為了瓜分這幾千億的蛋糕，脫硫市場風起云涌，不管有實力還是沒有實力的公司，紛紛涉足脫硫市場，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國大大小小的脫硫公司有250余家，這些公司技術實力參差不齊，從而造成了目前脫硫市場的混亂，脫硫市場規(guī)范管理勢在必行。制定統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范已引起國家有關部門的重視，并納入了議事日程，國家相關部門已陸續(xù)制定并出臺了相應的規(guī)范，隨著行業(yè)規(guī)范的逐步出臺，脫硫市場的規(guī)范管理將得到加強。

作為最終的用戶，火電企業(yè)承擔了脫硫裝置的日常管理，脫硫裝置運行維護的好壞，將與企業(yè)的管理密切相關。企業(yè)的管理又與掌握脫硫技術的熟練程度有關。企業(yè)脫硫運行維護經(jīng)驗的積累有利于企業(yè)管理能力的提高。去年，在北京，脫硫運行比較早的幾家電廠，成立了“斯坦米勒技術協(xié)作網(wǎng)”，這幾家電廠輪流坐莊，定期進行技術交流，總結經(jīng)驗教訓，為后來的FGD裝置積累了經(jīng)驗，這種形式不失為迅速積累管理經(jīng)驗的好形式，但是，這樣的組織屬于民間組織，管理比較松散，取得的效果也就很有限。既然如此，那發(fā)電企業(yè)為什么不可以制定相應的管理規(guī)范和制度呢?筆者認為，通過充分的組織論證，F(xiàn)GD裝置從可研、招標、 設計、施工、調試培訓、運行維護等各個環(huán)節(jié)的管理制度是可以制定出臺的。當前，脫硫裝置的運行維護、管理人員究竟需要多少，崗位的設置和劃分等問題，一直沒有定論，往往是按脫硫公司的設計在安排，事實證明，這樣是很不符合現(xiàn)場實際的，重慶2*220MW機組FGD裝置，設計運行維護和管理人員17人，但實際是30人，安順2*300MW機組運行維護和管理人員同樣是在設計的基礎上有增無減。對于電廠來說，F(xiàn)GD裝置是一個嶄新的東西，煙氣脫硫技術也是新的技術，這些電廠一旦上FGD裝置，他們渴望得到培訓，渴望掌握更多的脫硫知識，而脫硫運行得早的電廠，人員流失相當嚴重，這些電廠運行管理人員脫節(jié)，也面臨培訓的問題。目前，對電廠運行維護和管理人員的培訓方式一直沒有固定的模式，脫硫人員的培訓也可以象主機運行維護人員一樣，成立仿真培訓中心，定期對運行人員和管理人員進行培訓，形成制度，這將有效推動脫硫運行維護和管理水平的提高。

總之，煙氣脫硫技術與管理，是一個比較系統(tǒng)和繁雜的工作，只有把從事這方面工作的人員合理組織起來，充分調動和發(fā)揮他們的積極性，同時建立起切實可行的規(guī)章制度，脫硫技術水平和管理能力就會得到提高。