石灰石——石膏濕法脫硫技術(shù)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(diǎn)是石灰石吸收劑價(jià)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(nèi)引進(jìn)的脫硫技術(shù)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(diǎn)介紹德國斯坦米勒石灰石——石膏濕法脫硫技術(shù)。

石灰石——石膏濕法脫硫裝置通常由下列系統(tǒng)和設(shè)備構(gòu)成：

煙氣系統(tǒng)：主要有增壓風(fēng)機(jī)、檔板、GGH加熱器、密封風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

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

石膏一、二級(jí)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(jī)、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(jī)、石膏倉等設(shè)備

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

吸收劑制備和輸送系統(tǒng)：主要有稱重皮帶給料機(jī)、濕式球磨機(jī)(或干式磨機(jī))、石灰石漿液箱、石灰石漿液泵等設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)，脫硫效率一般可達(dá)到95%以上，吸收塔內(nèi)布置有兩級(jí)除霧器及漿液噴淋系統(tǒng)，每層噴淋系統(tǒng)對(duì)應(yīng)1臺(tái)再循環(huán)泵。

該裝置配有軸流式動(dòng)葉可調(diào)(或靜葉可調(diào))增壓風(fēng)機(jī)，來自鍋爐的原煙氣通過電除塵后，由增壓風(fēng)機(jī)送入吸收塔洗滌，煙氣中的SO2、SO3等酸性物質(zhì)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(jí)石膏脫水，吸收塔石膏排出泵排出的石膏漿液，通過第一級(jí)旋流濃縮離心分離，再由第二級(jí)真空皮帶脫水機(jī)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(tái)濕式球磨機(jī)。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(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的CaSO3，充分氧化為穩(wěn)定的CaSO4，該裝置還設(shè)置有氧化風(fēng)機(jī)，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(nèi)的固體物沉積，該裝置在吸收塔安裝了多臺(tái)側(cè)入式攪拌器。石膏漿液箱、石灰石漿液箱、事故漿池、球磨機(jī)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(shè)備停運(yùn)后漿液的沉積，該裝置設(shè)有齊全的沖洗水系統(tǒng)。

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

壓縮空氣系統(tǒng)為回轉(zhuǎn)式GGH吹灰器和儀用設(shè)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(jī)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(jìn)行下列反應(yīng)：

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(yīng)迅速被中和。

2.2 石灰石漿的反應(yīng)

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(jìn)行下列反應(yīng)。

CaCO3+2H++HSO3-←→Ca2++HSO3-+CO2↑+H2O

CaCO3 +H2SO4←→CaSO4+CO2↑+H2O

CaCO3+2HCl←→CaCl2+CO2↑+H2O

上述反應(yīng)是在吸收塔氧化池中進(jìn)行的離子反應(yīng)。

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(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的，結(jié)晶過程為：

CaSO4+2H2O←→CaSO4?2H2O

上述反應(yīng)過程均在吸收塔氧化池中完成。

為了使反應(yīng)順利完成，并生成合格的石膏，應(yīng)保持氧化池內(nèi)的PH值在5.7 左右，通過化學(xué)計(jì)算，反應(yīng)中的Ca/S比應(yīng)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(shù)

對(duì)于火力發(fā)電廠來說，煙氣脫硫裝置是輔助系統(tǒng)和設(shè)備，有的電廠重視不夠，用于煙氣脫硫裝置建設(shè)管理的人員相對(duì)不夠，在可研、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)過程中技術(shù)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(yùn)行維護(hù)費(fèi)用多的達(dá)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(jī)組FGD裝置是原國家電力公司示范項(xiàng)目之一，為全進(jìn)口德國技術(shù)和設(shè)備，初投資4.89億元，投產(chǎn)后運(yùn)行維護(hù)和還貸等費(fèi)用高達(dá)3000多萬元，重慶某1*200MW機(jī)組FGD裝置，初投資1.8億元，投產(chǎn)后的運(yùn)行維護(hù)和還貸等費(fèi)用高達(dá)1500萬元左右，這么大的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，是電廠的沉重負(fù)擔(dān)。在這種思想的指導(dǎo)下，可以想象某些單位對(duì)FGD裝置的重視程度了。有的電廠特別是邊遠(yuǎn)電廠在進(jìn)行脫硫裝置的建設(shè)時(shí)，想方設(shè)法減少投資，這樣造成的后果就是國家花上億元資金建設(shè)的FGD裝置處于閑置和擺設(shè)的狀態(tài)，令人痛心。重慶某2*360MW機(jī)組，建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)采用處理80%煙氣量，節(jié)約了初投資，事實(shí)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(shè)完成后，都有因?yàn)槌杀驹蚨辉竿队玫?。事?shí)上，隨著國家環(huán)境污染治理力度的加大，排污費(fèi)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(jī)組，在電廠基礎(chǔ)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(dá)1000多萬元，同樣是該廠，由于燃燒煤質(zhì)變化，原煤含硫量嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致脫硫裝置超負(fù)荷，在重慶市缺電的情況下，機(jī)組不得不減負(fù)荷適應(yīng)脫硫的運(yùn)行也不得開起旁路運(yùn)行。重慶某1*200MW機(jī)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(jī)組FGD裝置，由于與機(jī)組未“三同時(shí)”而被中央和地方媒體暴光，造成了很不好的政治和社會(huì)影響。

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

因此，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員都必須從思想上高度重視FGD裝置和煙氣脫硫技術(shù)，從各個(gè)角度把好質(zhì)量關(guān)，使投運(yùn)的FGD裝置能夠正常運(yùn)行，在建的項(xiàng)目質(zhì)量優(yōu)良，為準(zhǔn)備建的項(xiàng)目打好基礎(chǔ)。

從技術(shù)上把好每一關(guān)

煙氣脫硫裝置的可研、招標(biāo)、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，都是十分重要的環(huán)節(jié)，各個(gè)階段有各個(gè)階段的特點(diǎn)，需要采取不同的措施把好質(zhì)量關(guān)。

在可研階段，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場條件進(jìn)行充分的調(diào)查了解，對(duì)FGD基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)要掌握清楚。特別是對(duì)影響FGD裝置性能的數(shù)據(jù)要認(rèn)真測(cè)量或落實(shí)。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(zhì)指標(biāo)等。對(duì)于技改項(xiàng)目，原煤的含硫量建議以過去一年鍋爐燃用煤質(zhì)的平均值為基礎(chǔ)，并考慮未來可能燃用的煤質(zhì)加以修正。鍋爐排煙量和粉塵含量、排煙溫度等應(yīng)以實(shí)際測(cè)量為準(zhǔn)，不能用機(jī)組投產(chǎn)時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)代替。石灰石品質(zhì)指標(biāo)注意取樣和化驗(yàn)的方法，并考慮多個(gè)石灰石礦選擇。有的項(xiàng)目由于取樣或化驗(yàn)方法不正確，石灰石品質(zhì)指標(biāo)偏高，這勢(shì)必影響下一步的設(shè)計(jì)。在貴州和四川某廠，由于對(duì)濕法脫硫技術(shù)理解和掌握不夠，電廠提供的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料與實(shí)際偏差太大，因此使得投產(chǎn)的FGD裝置不能全進(jìn)煙運(yùn)行，有電廠甚至只能處理設(shè)計(jì)煙氣量的60%。

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

設(shè)計(jì)階段，應(yīng)認(rèn)真核實(shí)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)，對(duì)業(yè)主提供的設(shè)計(jì)參數(shù)有疑問時(shí)，作為設(shè)計(jì)單位有義務(wù)向業(yè)主提出并修正。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)審查時(shí)，需要多聽取具有經(jīng)驗(yàn)的用戶和具有安裝、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的專家意見，避免原則錯(cuò)誤，從而減少不必要的設(shè)計(jì)失誤和浪費(fèi)。貴州某2*300MW機(jī)組FGD裝置，就出現(xiàn)了設(shè)計(jì)多余系統(tǒng)和設(shè)備的現(xiàn)象，造成了不必要的損失。

施工階段，應(yīng)按圖施工，把握好施工質(zhì)量，認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)提出，不能施工完成后再提出，作為設(shè)計(jì)修改而獲取利益，在施工中出現(xiàn)了問題，應(yīng)及時(shí)整改，不能隱瞞。由于目前電力建設(shè)項(xiàng)目多，正規(guī)的電力施工隊(duì)伍工作飽滿，因此應(yīng)認(rèn)真選擇具有經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍，從目前很多的脫硫施工現(xiàn)場來看，分包和轉(zhuǎn)包多，不便于管理和控制。非電力系統(tǒng)施工隊(duì)伍由于不熟悉電力規(guī)范，出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題和工期不能按時(shí)完成的現(xiàn)象比較普遍。

在調(diào)試階段，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工和系統(tǒng)、設(shè)備問題。電廠運(yùn)行、維護(hù)人員應(yīng)積極參與和配合，掌握好各項(xiàng)操作和維護(hù)技能，不要因怕負(fù)責(zé)任而不愿意操作。調(diào)試人員要實(shí)事求是，不能隱瞞系統(tǒng)、設(shè)備等問題，認(rèn)真為業(yè)主負(fù)責(zé)。在現(xiàn)有模式下，存在調(diào)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(yùn)行和維護(hù)人員，由于怕承擔(dān)責(zé)任而遲遲不上崗，調(diào)試時(shí)袖手旁觀，調(diào)試完成不能勝任工作。造成調(diào)試工作量加大和調(diào)試工期的延長。

在投入生產(chǎn)以后，運(yùn)行和維護(hù)人員應(yīng)迅速掌握煙氣脫硫技術(shù)，熟悉FGD裝置性能，增加運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，加快進(jìn)口設(shè)備配件的國產(chǎn)化步伐，從而降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。重慶某2*220MW機(jī)組FGD裝置，是全進(jìn)口德國設(shè)備和技術(shù)，兩爐一塔。該裝置在建設(shè)之初，由于領(lǐng)導(dǎo)重視，抽調(diào)了一批素質(zhì)高的運(yùn)行和維護(hù)人員認(rèn)真進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，不但掌握了運(yùn)行維護(hù)技能，而且積極參與了裝置的全過程調(diào)試，很快積累了豐富的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在短短的一年時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了一系列技術(shù)改造和優(yōu)化。在煙氣條件比較差的情況下，精心調(diào)整、精心維護(hù)，副產(chǎn)品石膏達(dá)到了設(shè)計(jì)品質(zhì)指標(biāo)，為石膏的綜合利用打下了良好基礎(chǔ)，從而使石膏產(chǎn)品供不應(yīng)求。該裝置在投入運(yùn)行以后，年平均運(yùn)行都在8000小時(shí)以上。

從制度上規(guī)范脫硫管理

據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，近幾年國家將投資3000億元進(jìn)行“兩控區(qū)”污染治理，而煙氣脫硫是國家污染治理的重點(diǎn)，為了瓜分這幾千億的蛋糕，脫硫市場風(fēng)起云涌，不管有實(shí)力還是沒有實(shí)力的公司，紛紛涉足脫硫市場，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國大大小小的脫硫公司有250余家，這些公司技術(shù)實(shí)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(shì)在必行。制定統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范已引起國家有關(guān)部門的重視，并納入了議事日程，國家相關(guān)部門已陸續(xù)制定并出臺(tái)了相應(yīng)的規(guī)范，隨著行業(yè)規(guī)范的逐步出臺(tái)，脫硫市場的規(guī)范管理將得到加強(qiáng)。

作為最終的用戶，火電企業(yè)承擔(dān)了脫硫裝置的日常管理，脫硫裝置運(yùn)行維護(hù)的好壞，將與企業(yè)的管理密切相關(guān)。企業(yè)的管理又與掌握脫硫技術(shù)的熟練程度有關(guān)。企業(yè)脫硫運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的積累有利于企業(yè)管理能力的提高。去年，在北京，脫硫運(yùn)行比較早的幾家電廠，成立了“斯坦米勒技術(shù)協(xié)作網(wǎng)”，這幾家電廠輪流坐莊，定期進(jìn)行技術(shù)交流，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為后來的FGD裝置積累了經(jīng)驗(yàn)，這種形式不失為迅速積累管理經(jīng)驗(yàn)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(yīng)的管理規(guī)范和制度呢?筆者認(rèn)為，通過充分的組織論證，F(xiàn)GD裝置從可研、招標(biāo)、 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試培訓(xùn)、運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的管理制度是可以制定出臺(tái)的。當(dāng)前，脫硫裝置的運(yùn)行維護(hù)、管理人員究竟需要多少，崗位的設(shè)置和劃分等問題，一直沒有定論，往往是按脫硫公司的設(shè)計(jì)在安排，事實(shí)證明，這樣是很不符合現(xiàn)場實(shí)際的，重慶2*220MW機(jī)組FGD裝置，設(shè)計(jì)運(yùn)行維護(hù)和管理人員17人，但實(shí)際是30人，安順2*300MW機(jī)組運(yùn)行維護(hù)和管理人員同樣是在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上有增無減。對(duì)于電廠來說，F(xiàn)GD裝置是一個(gè)嶄新的東西，煙氣脫硫技術(shù)也是新的技術(shù)，這些電廠一旦上FGD裝置，他們渴望得到培訓(xùn)，渴望掌握更多的脫硫知識(shí)，而脫硫運(yùn)行得早的電廠，人員流失相當(dāng)嚴(yán)重，這些電廠運(yùn)行管理人員脫節(jié)，也面臨培訓(xùn)的問題。目前，對(duì)電廠運(yùn)行維護(hù)和管理人員的培訓(xùn)方式一直沒有固定的模式，脫硫人員的培訓(xùn)也可以象主機(jī)運(yùn)行維護(hù)人員一樣，成立仿真培訓(xùn)中心，定期對(duì)運(yùn)行人員和管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，形成制度，這將有效推動(dòng)脫硫運(yùn)行維護(hù)和管理水平的提高。

總之，煙氣脫硫技術(shù)與管理，是一個(gè)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(diào)動(dòng)和發(fā)揮他們的積極性，同時(shí)建立起切實(shí)可行的規(guī)章制度，脫硫技術(shù)水平和管理能力就會(huì)得到提高。