脱硫培训材料 （一）
石灰石湿法脱硫工艺参数及其运行控制和异常处理
主讲：美国常净环保工程有限公司 朱文喻
一 石灰石湿法工艺原理及主要性能指标 1 石灰石湿法脱硫工艺概述
石灰石湿法脱硫工艺是一种采用石灰石作为吸收剂减少烟气中二氧化硫的工艺方法， 由于其脱硫效率高、工艺简单、吸收剂成本低以及可靠率高的优点， 现在已成为大型火力发电厂的主要烟气脱硫方式。 从工艺流程上来划分通常将改工艺划分为下列几个系统： ? 烟气系统
? 二氧化硫吸收系统 ? 石灰石浆液制备系统 ? 石膏浆液处理系统 ? 工艺水系统 ? 其他辅助系统 烟气系统
烟气系统主要是将电厂引风机后的烟气引入脱硫装置（FGD）并将脱硫后的烟气排放至吸收塔。
一个典型的烟气系统通常包括烟气挡板、增压风机、烟气换热器（GGH）以及吸收塔。引风机后的烟气（称为原烟气）经增压风机增压后经GGH冷却进入吸收塔。在塔内除去二氧化硫后的烟气（称为净烟气）经GGH加热后排入烟囱。同时为了避免FGD故障而使主机组停运， 通常设有旁路烟道， 将原烟气直接排入烟囱。
在某些项目中， 该系统中的某些设备也可以取消。 例如在不要求排烟温度的情况下可以不设GGH；在主机引风机压头足够的情况下可不设置增压飞机；在某些项目中也可能不设置旁路烟道
二氧化硫吸收系统
二氧化硫吸收系统是将烟气中的二氧化硫脱除，其主要设备包括吸收塔、浆液循环泵以及氧化风机。
石灰石浆液制备系统
该系统是将石灰石制成合格的石灰石浆液输送至吸收塔。根据来料石灰石的情况不同， 有二种方式。
来料石灰石粉，直接加水搅拌制成石灰石浆液
来料石灰石块， 通过石灰石湿式球磨机，将石灰石块磨制为细度合格的石灰石浆液， 称为石灰石湿磨系统。 石膏浆液处理系统
该系统是吸收反应产生的石膏浆液的后处理系统， 通常的方式是采用脱水的方法将石膏浆液脱水成石膏饼，外销或堆至其他场地，该系统的主要设备是石膏真空皮带过滤机。脱硫产生的石膏可以销售，广泛应用于建筑以及水泥行业。 在某些项目中如果采用水灰场同时石膏没有销售场所， 为节约投资也可以直接将石膏浆液排至灰场。
工艺水系统
该系统向FGD中补充流程中缺少的水分， 提供吸收塔除雾器冲洗、管道冲洗等用水。 2 工艺化学
石灰石湿法脱硫工艺中的化学反应均在吸收塔内完成，利用pH值为含碳酸钙的石灰石浆液除去烟气中的二氧化硫。从烟气中脱除SO2的过程在气、液、固三相中进行，发生了气－液反应和液－固反应。吸收塔中发生的主要反应为：
SO2 + CaCO3 ? CaSO3 + CO2 SO3 + CaCO3 ? CaSO4 + CO2
上述反应由多个中间反应组成。首先是钙离子在浆液中产生。 CaCO3(s) ? CaCO3(aq)
CaCO3(aq) + H2O ? Ca++ + HCO3- + OH- 吸收塔中烟气与浆液的接触面形成了亚硫酸根离子。 SO2(g) ? SO2(aq)
SO2(aq) + H2O ? H2SO3 ? HSO3- + H+ HSO3- ? H+ + SO3=
在强制氧化的环境下，产生了初级沉淀物石膏。 SO3= + 1/2 O2 ? SO4=
Ca++ + SO4= + 2H2O ? CaSO4?2H2O(s) 亚硫酸根离子与钙离子结合生成亚硫酸钙半水化合物。
Ca++ + SO3= + 1/2H2O ? CaSO3?1/2H2O(s)
除二氧化硫外，吸收塔还能除去烟气中的氯化氢和氟化氢。碳酸钙与这些物质反应生成溶于水的盐。
2HCl + CaCO3 ? CaCl2 + H2O + CO2 2HF + CaCO3 ? CaF2 + H2O + CO2
通常将吸收塔分为吸收区及浆池2个反应区域。在吸收区的主要反应是 SO2(g) ? SO2(aq)
SO2(aq) + H2O ? H2SO3 ? HSO3- + H+ HSO3- ? H+ + SO3=
烟气中的SO2溶入吸收液的过程几乎全部发生在吸收区， 在该区域内仅有部分HSO3- 被烟气中的O2氧化成SO4= ，称为自然氧化。
其他的化学反应均在浆池中形成， 包括石灰石溶解、氧化以及石膏结晶析出。
3 FGD装置主要性能指标
FGD装置的主要性能指标包括：处理烟气量、脱硫率、钙硫比、厂用电耗和水耗。
处理烟气量是进入FGD装置的烟气量，通常情况下即机组在BMCR工况下的烟气量， 在部分烟气脱硫项目中是说需要脱硫的烟气流量。
脱硫率是FGD装置脱除的二氧化硫量和入口二氧化硫量的比值， 可以按照： 脱硫率＝1－出口SO2浓度 / 入口二氧化硫浓度
上述浓度均为干基,6%氧,标态下的浓度 ，现在的湿法工艺可以达到的脱硫率在98％左右。
钙硫比是表达石灰石利用系数的一个指标,即: 钙硫比( Ca / S)=CaCO3摩尔数 / 脱除的SO2摩尔数
按照化学反应公式, 一摩尔的CaCO3可以吸收一摩尔的SO2, 但是实际工程中是无法做到的, 通常钙硫比为1.03, 数值越低说明石灰石利用率越好。 二 石灰石湿法工艺物料平衡及基本计算
物料平衡是石灰石湿法工艺的设计和运行的基础。其原则就是进入FGD装置的各种物质和排出FGD装置的各种物质的质量是相等的， 同时FGD装置内各设备的进出口物质质量也是相等的。 1. 石灰石和石膏的基本计算
在FGD装置中发生的化学反应最终表达为： SO2＋CaCO3＋1/2 O2 + 2H2O? CO2+ CaSO4.2H2O
2HCl＋CaCO3 ? CaCl2 + CO2 + H2O
基于这个化学反应公式, 可以计算出石膏及石灰石的量 SO2脱除量 = 入口SO2量 * 脱硫效率 入口的SO2总量有2个计算办法:
入口的SO2量 = 烟气流量 * 烟气中SO2的浓度
或入口的SO2量 = 耗煤量*煤中硫份*(1-不完全燃烧损失)*转换率 煤中的硫份在燃烧时并不完全转化为SO2, 转换数值一般为90%, 在脱硫装置计算中保守计算一般取1。
CaCO3的理论耗量 = SO2脱除量 * 100/64
石灰石的消耗量 = （Ca/S * CaCO3的理论耗量＋HCl脱除量 * 70/100）/石灰石纯度
石膏量的计算如下：
CaSO4.2H2O生成量 ＝ SO2脱除量 * 172/64
石膏杂质量 ＝ 石灰石耗量*(1-石灰石纯度) + (1-Ca/S)*CaCO3的理论耗量 + 灰份
石膏生产量 = CaSO4.2H2O生成量 +石膏杂质量 由于最终的石膏滤饼一般含湿在10%, 因此 石膏滤饼量 =石膏生产量/ (1-含湿量) 2. 水耗的基本计算
湿法工艺需要耗用大量的水, 主要是在吸收塔内被烟气蒸发掉的水分。 湿法工艺吸收塔内采用大量的浆液洗涤烟气， 最终的结果是烟气温度被降低到饱和温度。饱和温度随着入口烟气温度和水分的变化而变化， 但是幅度不大， 一般在50℃左右。这样可以按照热量平衡， 计算出将烟气温度从入口温度降低到
石灰石湿法脱硫工艺参数及其运行控制和异常处理培训教材1 - 图文
