工业生产中烟气脱硫工艺（二）
2024/03/22
在烟气脱硫技术中基于吸收剂和脱硫产物的干湿状态分类，主要包括湿法、干法以及半干（半湿）法。
湿法烟气脱硫（FGD）技术涉及于湿润环境中使用含有吸收剂的溶液或浆液来达到脱硫目的，并包括后续处理步骤。这一技术具备诸多优点，如反应迅速性，设备结构设计简洁，并且拥有显著的脱破效率。但是，该技术也存在一些不容忽视的挑战，比如腐蚀问题严重，运营与维护费用高昂，此外还可能引致二次污染。
另一方面，干法FGD技术则是在全干燥状态下进行脱硫吸收与产物处理。这种技术的优势在于没有污水废酸排放，设备腐蚀程度相对较低。此外，由于烟气净化过程中无明显温度降低，因此净化后的烟气温度高，有利于烟囱排气扩散，同时，此技术的二次污染也相对较少。然而，干法FGD技术也面临一些困难，诸如较低的脱硫效率，较慢的反应速度，以及设备体积庞大等问题。
关于半干法FGD技术，此项技术的核心特征在于其脱硫剂在干燥状态下进行脱硫，并在湿润环境中进行再生，或者采取相反的工艺。特别地，那些在湿润环境下实现的硫化物脱除，并后续以干燥形式处理生成物的半干法，由于其综合了湿法快速反应、高效脱除的优势与干法无污水废酸排放及易于产物处理的特点，因而得到了广泛的关注和认可。
针对于从燃烧中产生的硫化物，根据其最终用途或处理方式，我们可将其分为抛弃型和回收型两大类别。在这两类方法中，石灰石-石膏法的烟气净化技术被视作一种标准的脱硫工艺。该工艺的操作过程是，首先将石灰石粉混合水，制备成一定浓度的浆液，然后通过泵送系统输送至吸收塔，与塔内的烟雾进行充分混合接触。在吸收塔内，二氧化硫气体与浆液中的碳酸钙，以及塔底部通入的空气发生化学反应，从而形成硫酸钙。当生成的硫酸钙达到预定的饱和度之后，便会结晶转化为称为二水石膏的物质。
经过处理的石膏浆液在吸收塔后会经历浓缩和脱水过程，以将含水量降至10%以下。之后，通过输送设备，该石膏被送存到石膏仓库中。此外，烟气在脱硫处理后，会通过除雾器消除其中的水滴，然后经由热交换器进行加热，并最终由烟囱排出至大气中。由于吸收塔内的吸收剂通过循环泵与烟气进行连续接触，其使用效率极高，因此，即使在钙硫比较低情况下，脱硫效率也能超过95%。
从工艺角度考虑，首先，烟源从锅炉引风机出口引入总烟道。之后，通过增压风机升压进入转轮式烟气换热器（RGGH），进行降温处理。经过降温的烟气再进入到吸收塔进行脱硫。去除水雾后的烟气将再次通过RGGH进行升温至80℃以上，然后接入主发电工程的烟道，最后经烟窗排放至大气中。为应对锅炉启动、FGD装置故障或检修停机等情况，主发电工程烟道上设置有旁路挡板门，此时，烟气会直接由旁路挡板门经烟窗排出。
在湿法烟气脱硫过程中，石灰石浆液经由循环泵输送至吸收塔内的喷管与喷嘴系统。在此过程中，浆酸与烟道气接触，引发化学反应，以清除烟气中的二氧化硫(SO2)。化学反应分为两个阶段：吸收和氧化。
吸收阶段涉及以下反应：
1. 石灰(CaO)与水(H2O)反应生成氢氧化钙(Ca(OH)2)。
2. 碳酸钙(CaCO3)与二氧化硫(SO2)以及水(H2O)反应，产生亚硫酸钙半水合物(CaSO3·1/2H2O)并释放二氧化碳(CO2)。
3. 氢氧化钙(Ca(OH)2)与二氧化硫(SO2)反应，同样形成亚硫酸钙半水合物(CaSO3·1/2H2O)与水(H2O)。
4. 亚硫酸钙半水合物(CaSO3·1/2H2O)继续于二氧化硫(SO2)和水(H2O)反应，生成亚硫酸氢钙(Ca(HSO3)2)。
氧化阶段则包括：
1. 亚硫酸钙半水合物(CaSO3·1/2H2O)在氧气(O2)的作用下与水(H2O)反应，最终转化为石膏(二水合硫酸钙，CaSO4·2H2O)。
2. 亚硫酸氢钙(Ca(HSO3)2)与氧气(O2)反应，在水(H2O)的参与下亦生成石膏(CaSO4·2H2O)，同时释放二氧化硫(SO2)。
当石膏在吸收塔循环浆池中达到预定浓度，石膏排出泵将其转移至石膏脱水系统进行后续处理，以确保环境排放标准得到满足。
在专业领域中，为防止设备结垢，至关重要的是对吸收液进行适当的处理，包括加入有机添加剂。此外，该过程的主要终产物是石膏。通常，简易石灰石/石膏法不会对终产物进行回收，而是直接废弃。然而，通过采用后处理方法，可以分离出石膏并加以回用。
系统构成复杂且多样，包括石灰石制备系统、吸收氧化系统和石膏脱水装置等部分。这些系统由各种设备组成，如石灰石粉料仓、磨机、测量站，以及洗涤循环系统、除雾器、氧化工序组成的吸收塔、喷淋塔、填料塔等。
主要特点包括高效脱硫，技术成熟，可靠性高，对煤种变化具有较强的适应性。尽管系统较为复杂，占地面积较大，一次性建设投资相对较高，但是吸收剂资源丰富，价格适中，运行钙硫比高。
需要重点关注的问题主要集中在如何提高终产物的处理效率，减少系统的复杂性与占地面积，降低一次性建设投资，同时保证吸收剂的供应，并且确保烟气再热系统的有效性。
1. GGH（气-气热交换器）的漏风问题对脱硫效率产生不利影响，并可能导致设备腐蚀和结垢。为维持高效的脱硫过程，需针对这些影响进行细致评估，并制定相应的解决策略。
2. 除雾器在遭遇阻塞及结垢问题时，会威胁系统的稳定性与运行安全。因此，需要对现行除雾器进行定期检查和必要的维护工作，保障其功能正常。
3. 当前电除尘设备亟需改造以符合烟气湿法洗涤(FGD)的运行要求以及满足总体环境排放标准。这一过程要求对电除尘系统进行全面评估，以确保其在改造后能高效地去除颗粒物。
4. 关于脱硫副产物，包括二水石膏的综合利用，存在处理路径选择、市场定价与销售渠道开发等问题。这一系列问题的解决将有助于实现副产品的经济价值最大化。
5. 针对气溶胶状态的三氧化硫(SO3)脱除效能不足的问题，需研究并实施有效的控制技术，以提高去除率。
6. 对于产生的脱硫废水，采用合理的处理手段，确保其被妥善处置，防止对生态环境造成潜在污染。
7. 考虑到脱硫剂生产过程中的环境影响，例如开山凿石或烧制石灰等活动会对自然生态造成显著损害，并且伴随二氧化碳的释放加剧温室效应，有必要积极研究可持续的脱硫技术，减轻对生态环境的冲击。
