闫偱英 王峰

【摘要】：近年来，随着大气环境的恶化和对环保关注的提高，国家环保对锅炉烟气排放的要求有了大幅的提高，使我国的脱硫技术迅速发展，技术上也逐渐趋于成熟。石灰石-石膏法脱硫工艺以其成熟的技术、稳定可靠的运行、较高的脱硫效率和来源广泛的脱硫剂的优点，现已广泛应用于各种锅炉环保改造中。但在实际运行中，也存在着严重的结垢堵塞、设备腐蚀、废水难以处理等问题，一直困扰着设计和运行人员。而彻底解决这些问题，是改进湿法脱硫技术的关键所在。

本文讨论了石灰石-石膏法脱硫系统和工艺流程及反应原理，并探讨了影响脱硫效率的因素和脱硫系统运行中几种经常遇到的问题产生原因及应对措施，最后得出结论，若要满足日趋严格的环保标准，需要对该方法进行进一步的改造。

【关键词】：石灰石湿法；影响因素；浆液起泡；结垢堵塞

1、概述

作为湿法脱硫中的一种重要工艺，石灰石-石膏法脱硫工艺是目前国内应用最广、工艺技术最成熟的。它以来源广泛，价格低廉的石灰石作脱硫吸收剂原料，制成粉状后加水制成脱硫剂浆液。在脱硫塔内，烟气与石灰脱硫浆液接触，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3和空气中的氧进发生学反应，吸收除去SO2，生成石膏沉淀。脱硫后的净烟气经塔内顶部的除雾器除去烟气水雾后排出。反应后的脱硫浆液排出塔外，经脱水装置脱水后重复利用。由于脱硫石灰浆液可循环利用的特性，使脱硫剂保持了很高的利用率。近几年来，在胜利油田的供热锅炉上，这一脱硫工艺也得到了较多的应用。

石灰石-石膏法脱硫的工艺流程为：锅炉出口烟气经布袋除尘系统后进入脱硫吸收塔，在吸收塔内与雾化的石灰石浆液反应后去除其中的SO2和SO3，并生成石膏沉淀，浆液中的亚硫酸钙在吸收塔底部被氧化风机鼓入的空气氧化生成石膏晶体。同时，脱硫后的净烟气经脱硫塔顶部除雾器除去水雾后由烟囱排放到大气中。脱硫工艺系统流程图见图1。

2、影响石灰石-石膏法脱硫效率的因素

2.1脱硫反应原理

2.1.1用石灰浆液作脱硫吸收剂时，烟气中的SO2在吸收塔中转化，其反应简式如下：

CaCO3+2 SO2+H2O →Ca（HSO3）2+CO2

2.1.2通过氧化风机鼓入的空气使浆液中的亚硫酸氢钙在吸收塔浆池中氧化成石膏晶体。

Ca（HSO3）2+O2+ CaCO3+3 H2O →2CaSO4.2H2O+CO2

2.2烟气温度

在脱硫系统正常运行时，脱硫塔入口处烟气温度不能超过规定的范围。如果烟气温度过高，吸收塔内的玻璃鳞片防腐层和喷淋层等会因高温而变形损坏。在供热锅炉运行过程中，其负荷变化极为频繁，脱硫塔入口处的烟气温度也会随之变化，直接影响脱硫系统的效率。烟气温度越低，越有利于石灰浆液吸收SO2，形成HSO3?，而且有利于硫酸钙沉淀的生成。

2.3石灰石浆液的影响

石灰石的纯度和活性对脱硫系统性能的影响很大。石灰石的活性越大，脱硫吸收反应越好，脱硫效率越高。石灰石的纯度对脱硫系统性能的影响也很明显。石灰石中的杂质会导致石灰石活性的降低，石灰石的脱硫性能也会随之降低。而且，杂质溶于脱硫浆液后非钙离子会大量增加，减弱了碳酸钙在溶解体系中的溶解和电离性能。所以，石灰石中含有的杂质越多，脱硫系统性能效果越差。所以，在脱硫用石灰石的选择上，在保证活性的基础上，纯度越高越好。

2.4浆液PH值

在供热锅炉的实际运行中，脱硫浆液PH值不仅对烟气脱硫效率有显著影响，而且对系统运行的好坏也有极大影响。运行时脱硫浆液PH值过低，脱硫效率明显降低，SO2的排放量快速增加，很难达到排放标准；另外过低的PH值造成浆液酸度增高，造成设备腐蚀，影响设备和运行的安全。

运行时脱硫浆液PH值过高，脱硫效率高，容易达标排放，但是会使浆液浓度增加，饱和结晶更快，导致脱硫设备内部结垢堵塞，无法运行，更难以保证设备安全运行，对产出高品质石膏副产品也有较大影响。

2.5浆液密度

在脱硫系统运行过程中，烟气与脱硫吸收剂的不断反应，脱硫吸收塔内浆液密度会越来越大，当密度超过一定比例，浆液中钙离子的浓度趋于饱和时，反而会导致吸收SO2降低，使得脱硫效率明显下降。而当石膏浆液密度越低，相对碳酸钙的含量会越高，导致石膏中碳酸钙含量增加，造成石膏品质下降，而且对石灰石来说也是一种浪费。而且，石膏浆液密度大小对旋流器运行的压力、旋流子磨损也有较大的影响。石膏浆液的密度越大，旋流器的运行压力会越高，旋流脱水的效果越好，但对旋流子磨损会越大。因此运行中应严格控制石灰石浆液密度，使其在恰当的范围内才能使脱硫系统高效且经济的运行。

2.6液气比L/G

液气比是指与流经脱硫吸收塔单位体积烟气量与对应的脱硫浆液喷淋量的比例。液气比越大，浆液和烟气的接触面积越大，吸收反应进行的越快，脱硫效率也会提高。但是液气比超过了一定的比例，吸收效率反而不会有明显提高，但脱硫吸收剂消耗将急剧增大。而且实际运行中过高的液气比会使浆液循环泵、氧化风机等设备电耗增大，而且还会增大烟气阻力，增加了引风机能耗。但过低的液气比会导致烟气超标排放，因此在初始设计时，应在保证脱硫效率的同时，达到最佳的液气比。

3、常见问题及解决办法

3.1结垢堵塞

在石灰石-石膏法烟气脱硫中，设备与管道的结垢堵塞，是影响脱硫系统正常运行和达标排放的关键问题。探究结垢堵塞的原因，一般来说常见的有以下 3种方式：1、浆液浓度过高或烟气温度过高，造成浆液沉积或者析出，在设备表面并生长而造成结垢。2、脱硫吸收剂一次加入超量，导致浆液pH值过高，反而促进了烟气中的CO的吸收，生成过多的CaCO3等沉淀附着在设备和管道内；三、前端除尘系统出现问题，烟气含有大量尘进入脱硫系统，造成烟尘的沉积。

当前还没有找到有效方法来彻底解决此问题。一些常见的防止结垢堵塞的方法有：（1）在锅炉操作上，控制烟气温度，防治吸收液中水分蒸发过快和浆液沉积；（2）控制脱硫剂的 pH值，保持在5-6范围之内。（3）控制石灰浆液的浓度，不能过高或过低。（4）操作好除尘系统，防止大量灰尘进入脱硫系统；（5）使用部分添加剂。目前使用的添加剂有 CaC12，Mg（OH）2，己二酸等。

在运行过程中应密切监视设备和管道的压力、流量、差压等参数，及时发现并处理问题，调整脱硫剂的PH值和加入量等，保证整个脱硫系统的正常投运。

3.2腐蚀

设备腐蚀的原因多样，它与多种因素有关。如：溶液的pH值、温度、煤的含硫量、浆液氯离子浓度等。在石灰石-石膏法脱硫系统中浆液PH值过低是设备腐蚀一个重要原因。PH值越低，浆液酸性越高，对有关设备腐蚀越严重。

目前来说，解决腐蚀问题的主要方法是对脱硫系统各部位进行防腐处理或采用耐腐蚀材料以及在设备内外涂防腐材料。在吸收塔烟气进出口段，增加耐热玻璃鳞片涂层，在吸收塔塔内壁使用耐磨耐腐的玻璃钢或者不锈钢材质管道。另外适当控制浆液的pH值来避免腐蚀。

3.3吸收塔浆液起泡

起泡原因分析，（1）杂质增多。运行过程中煤炭燃烧不好，未充分燃烧的成份或者部分碳颗粒或焦油随锅炉烟气进入吸收塔，或者锅炉出口的除尘系统运行出现问题，使烟气中的粉尘浓度过高，使得大量杂质进入脱硫吸收浆液，吸收塔浆液非钙离子含量增高，使浆液发生物理性能的变化，表面张力增加，从而使浆液表面出现起泡。（2）化学反应。石灰石纯度不够，含有过量MgO等杂质，与浆液中的硫酸根离子发生反应产生了大量泡沫。（3）水质恶化。脱硫系统中的脱水或废水处理系统未能及时处理浆液，致使脱硫浆液水质逐渐恶化。

应对措施：（1）加入脱硫专用的消泡剂。（2）设计时尽可能减少吸收塔底部浆液的搅动。（3）加大塔内浆液的排除量，不断补入新鲜的浆液。稀释脱硫吸收浆液的浓度。（4）对脱硫废水进行对应处理，减少吸收浆液的氯离子、重金属离子及各种杂质的含量，确保脱硫塔内浆液的纯度。（5）严格控制脱硫用工艺水的水质，最好使用经处理后的纯净水质。（6）严格控制检验脱硫剂原料，保证活性和纯度，杂质成分含量不超标。（7）加强脱硫吸收浆液、脱硫废水、石灰石原料和副产品石膏的化验分析工作，加强对脱硫系统运行状况的监控，保证浆液的品质不发生恶化，并对出现的问题及时采取处理手段。

4、废水的处理

脱硫浆液吸收烟气中的硫后，产生的废液中含有烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等各种杂质，必须经过处理达标后才能排放，否则会对环境造成二次污染。当前胜利油田现有锅炉石灰石石膏法脱硫产生的废水一直难以处理，受厂区场地限制以及处理投入较大，一直困扰着设计和运行人员，亟需有效方法予以解决。

结论

随着国家环保力度的加强和政策的出台，新的火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）全面实行，国家环保部、国家发改委和国家能源局联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》（发改能源〔2014〕2093号）对节能减排做出的明确规定，胜利油田所属的供热锅炉房环保压力越来越大，虽然已经在积极配套和完善环保设施以提升对大气污染物的排放控制措施，但也存在一些缺陷。现在胜利油田各锅炉房正积极进行改造，通过对石灰石-石膏法脱硫设计、安装及运行调整等方面进行优化来保持系统的稳定、健康运行和烟气的达标排放，已经基本能给达到目前的环保指标要求。

[1]陈煜；；燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水回用探讨[J]；环境科技；2012年01期

[2] 姚德飞；姚建松；张建中；潘淑萍；；热电行业大气污染防治分析与探讨[J]；现代科学仪器；2011年03期

[3] 尹漓江；脱硫工艺的研究与设计[D]；中南大学；2012年

[4] 沈煜晖；苏军划；高惠华；金颖姗；；脱硫添加剂对湿法脱硫系统的影响[J]；华电技术；2012年06期

[5] 罗春；马立实；吴坚；周超平；；火电厂湿法烟气脱硫系统技术（FGD）应用的初步研究[A]；2011中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C]；2011年

作者简介：

第一作者简介：闫循英， 男， 1962年出生，汉族，山东省东营市，中国石化集团胜利油田管理局热电联供中心安全总监，高级工程师，胜利石油管理局热电联供中心首席专家。长期从事安全环保管理和技术研究工作，努力降低锅炉排放气体对大气污染，实现区域环境改善。

第二作者简介：王峰， 男， 1979年出生，汉族，山东省东营市，中国石化集团胜利油田管理局热电联供中心安全环保部科长，硕士学历，高级工程师，长期从事安全环保管理和技术研究工作，努力降低锅炉排放气体对大气污染，实现区域环境改善。