大唐阳城发电有限责任公司石灰石

大唐阳城发电有限责任公司石灰石

李云鹏

——石膏湿法脱硫工艺应用分析

李云鹏

（大唐阳城发电有限责任公司048000）

摘要：介绍大唐阳城发电有限责任公司现采用的一炉一塔石灰石—石膏湿法脱硫方案。主体工程包括烟气系统和二氧化硫吸收系统，配套石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水系统等，设计脱硫效率不小于95%。

关键词：燃煤电厂；湿法脱硫；环境效益；

1概述

1.1项目概况

大唐阳城发电有限责任公司位于位于山西省晋城市阳城县北留镇。阳城电厂一期工程是国家“九五”计划重点项目，以专厂、专线、专供的方式将电量全部以500千伏交流线路送至相距760公里的江苏淮阴，配套的送变电工程投资约40亿元，是全国第一个跨大区远距离超高压交流发输电工程。大唐阳城发电厂为2×600MW燃煤发电机组，锅炉最大连续蒸发量为2060t/h。烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，采用一炉一塔脱硫装置，每套脱硫装置的烟气处理能力为一台锅100%BMCR工况时的烟气量，脱硫效率不小于95%，设计煤种为晋东南无烟煤。

1.2脱硫工艺方案的选择〔1〕

目前，世界上燃煤或燃油电站所采用的脱硫工艺多种多样，按脱硫工艺在生产中所处的部位不同可分为：燃烧前脱硫、燃烧脱硫和燃烧后脱硫即烟气脱硫。有一定应用的脱硫工艺方法主要有：石灰石—石膏湿法脱硫工艺、喷雾干燥法脱硫工艺、海水法脱硫工艺、炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺、电子束法脱硫工艺等。

在上述各种工艺中，石灰石—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上，应用的单机容量已达1000MW。

石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2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〔2〕。其主要化学反应式为：

SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3－

CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2

HSO3－+1/2O2→H++SO42－

Ca2++1/2O2+H2O→CaCO4－2H2O

石灰石—石膏湿法脱硫工艺具有以下特点：

（1）脱硫效率高。湿法脱硫工艺脱硫效率在95%以上，脱硫后的烟气二氧化硫大部分被去除，缺烟气含尘量也大大降低。

（2）技术较成熟，运行可靠性较高。石灰石—石膏湿法脱硫工艺的发展历史较长，运行经验较多，不会因脱硫设备而影响锅炉运行，其运行率在95%以上。

（3）对煤种不会的适应性强。无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是低于0.5%的低硫煤，该工艺都适应。

（4）湿法脱硫装置效率高，系统具有对未来更严环保烟气的适应性。

（5）吸湿剂价廉易得，脱硫副产品便于综合利用。

石灰石—石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为脱水石膏，可用于生产建材产品和水泥缓冲剂。脱硫副产物综合利用，可以增加电厂效益、减低运行成本，减少脱硫副产物的堆放处置费用。

根据大唐阳城发电厂地理位置特点和不产生二次污染的要求，本工程选择技术成熟、应用广泛的石灰石—石膏湿法脱硫工艺。

2石灰石—石膏湿法脱硫工艺系统〔3〕

2.1工艺概述

本工程脱硫工艺系统采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，本设计共2套FGD系统，为7#、8#两台锅炉配套，用以脱除烟气中的SO2。工艺水系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水系统为两套FGD系统公用。

FGD系统由以下几个主要系统组成：烟气系统、吸收塔系统、石灰石浆液制备系统、事故浆液排放系统、石膏脱水系统、工艺水系统、废水系统系统等。

烟气自锅炉引风机出口烟道引出，进入FGD系统，原烟气通过GGH冷却后进入吸收塔进行脱硫。脱硫除雾后的净烟气经GGH加热到80℃以上，再通过烟囱排入大气。

脱硫剂为石灰石，通过湿式球磨机磨制成浓度为30%的浆液，不断地补充到吸收塔内。脱硫副产品石膏浆液从吸收塔浆液池通过石膏排出泵排出，经一、二级脱水后，得到含水率不大于10%的石膏。石膏用于综合利用。

2.2烟气系统

锅炉排出的烟气经电除尘器（ESP）除尘处理后，经引风机进入与烟囱相连的水平烟道，通过增压风机升压后进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去雾滴，进入GGH吸收热量温度升至80℃后经烟囱排入大气。

进入FGD系统的烟气，克服FGD系统的阻力由增压风机提供。烟气经过原烟道的GGH进入吸收塔，烟气自下向上流动，与从塔上部喷淋而下的石灰石浆液充分接触，并发生化学反应，烟气中的95%的SO2被去除。净化后的烟气，经吸收塔出口烟道的两级除雾器除去雾滴后，温度降至约50℃左右离开吸收塔，再经过净烟道的GGH升温后，回到原来的水平烟道，最后通过烟囱排入大气。

为了保护生态环境，整个FGD烟气系统没有旁路烟道，FGD系统正常运行的重要性等同于主机。

对容易产生腐蚀的烟道部分采用防腐处理，如烟气烟道采用乙烯基树脂玻璃鳞片防腐；吸收塔烟气接口采用耐腐蚀合金。

2.3吸收塔系统

FGD系统的吸收塔是带强制氧化的喷淋塔。吸收塔为圆柱形喷淋塔，尺寸为φ19.4×26.6m，吸收塔内部设有垂直的烟气隔板，将塔截面分为上流区和下流区。烟气从吸收塔中下部入口烟道进入吸收塔，在上流区与喷嘴喷出的雾状浆液逆流接触，被吸收处理后的烟气在吸收塔顶部反转向下进入下流区，从与位于吸收塔烟气入口同一水平位置的烟气出口排至除雾器。

吸收塔的下部为浆液池，设置六台侧进式搅拌器。氧化空气分布管为喷管式，六根矛状喷管把空气送至浆池下部搅拌器桨叶的压力侧。氧化空气通过搅拌机产生的压力扩散到整个浆池中。

通过计算机模拟设计（CFD），确定了吸收塔内喷淋层和喷嘴的布置、除雾器、烟气入口和烟气出口的位置，优化了pH值、L/G、石灰石化学当量比、氧化空气流量、浆液浓度、烟气流速等性能参数。

吸收塔内浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成。4层喷淋层，每台吸收塔再循环泵对应一层喷淋层，喷淋层上安装螺旋型喷嘴。喷嘴组件之间的距离是根据所喷液滴的有效喷射轨迹及滞留时间而确定的，这样的配置可达到很好的浆液雾化效果，螺旋型喷嘴喷出的三重环状液膜使得气液接触效率高，达到高效吸收性能和高除尘性能。

浆液由吸收塔浆液循环泵输送到喷嘴，向下喷入烟气中。流经每个喷淋层的浆液流量相等，并可单独控制。一个喷淋层包括一根母管和若干支管，喷嘴有规则地布置在支管上。通过对喷嘴进行优化布置，使吸收塔上流区断面上几乎完全均匀地进行喷淋。

进气口的布置是精心设计的，以保持朝向吸收塔有足够的向下倾斜坡度，保证烟气的停留时间和均匀分布，有效避免烟气的旋流及壁面效应。

吸收塔系统是整个FGD的核心部分。SO2、SO3、HF和HCl将在吸收塔内被脱除和氧化，石膏也将在吸收塔内结晶和生成。

通过控制石灰石浆液加入量，控制吸收塔浆池的pH值约5～6。pH值的大小是浆池内石灰石反应活性和钙硫摩尔比的综合反映。烟气进入吸收塔后，折向朝上流动，与自喷淋层而下的浆液进行大液气比接触，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤，并与浆液中的CaCO3发生化学反应，完成烟气脱硫。

3结论

本项目实施后，废气污染物SO2和烟尘排放总量均得到大幅度削减；SO2最大落地浓度大幅度削减，环境正效益显著。项目的建设改善本市部分地区环境空气质量，具有显著的环境效益和社会效益。

参考文献：

[1]孙凤伟．石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术〔J〕．辽宁化工，2010，39（3）：312－314．

[2]殷红．石灰石—石膏湿法烟气脱硫的影响因素〔J〕．重庆电力高等专科学校学报，2006，11（3）：20－23．

[3]何育东、丹慧洁、段建中等．浅谈石灰石—石膏法烟气脱硫系统的工艺和设备选择〔J〕热力发电2003（11）：6－9．

作者简介：

李云鹏（1981.05.25-），男，山西晋城人，大唐阳城发电有限责任公司，研究方向：电厂烟气脱硫检修专业