《脱硫方法综合比较说明书》

脱硫方法综合比较说明书（钙法、镁法、氨法）2015年5月21日目录1 脱硫方法简介 (1)2 脱硫方法工艺技术简介 (2)2.1湿式钙法脱硫 (2)2.1.1钙法脱硫工艺原理 (2)2.1.2钙法脱硫工艺流程 (2)2.1.3钙法脱硫工艺简图 (5)2.2 氧化镁法脱硫 (5)2.2.1氧化镁法脱硫原理 (5)2.2.2氧化镁法脱硫工艺流程 (6)2.2.3氧化镁法脱硫工艺简图 (9)2.3 湿式氨法脱硫 (9)2.3.1 湿式氨法脱硫原理 (9)2.3.2 湿式氨法脱硫工艺简述 (10)2.3.3 湿式氨法脱硫工艺简图 (11)3 脱硫方法优缺点比较 (12)3.1 石灰（石）/石膏法湿法脱硫 (12)3.1.1钙法工艺主要优点 (12)3.1.2钙法工艺主要缺点 (12)3.2 氧化镁法脱硫 (14)3.2.1 氧化镁法脱硫优点 (14)3.2.2 氧化镁法脱硫缺点 (15)3.3氨法脱硫 (16)3.3.1 氨法脱硫主要优点 (16)3.3.2 氨法脱硫主要缺点 (18)4实例分析不同脱硫方法的技术经济性 (19)4.1 技术经济性对比 (19)4.2 运行费用对比 (20)5 结论 (21)1 脱硫方法简介目前，工业应用的烟气脱硫技术可分为干法（含半干法）脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫是使用固体吸收剂、吸附剂或催化剂除去废气中的SO2，常用的方法有活性炭吸附法、分子筛吸附法、氧化法和金属氧化物吸收法等。

干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出,减少了二次污染；缺点是脱硫效率低，设备庞大。

湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，常用的方法有石灰石/石膏法、氧化镁吸收法、氨吸收法等。

湿法脱硫所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高。

目前多数火电厂、焦化厂等烟气脱硫采用湿法脱硫。

本技术方案主要针对湿法脱硫中常用的钙法、氧化镁法、氨法等技术在工艺特点、设备投资、运行费用等方面做综合比较。

2 脱硫方法工艺技术简介本章节针对钙法、氧化镁法、氨法的反应原理及工艺系统组成做简要概述。

2.1湿式钙法脱硫2.1.1钙法脱硫工艺原理石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理如下：①烟气中的二氧化硫溶解水，生成亚硫酸并离解成氢离子和HSO3-离子；②烟气中的氧和氧化风机送入的空气中的氧将溶液中HSO3-氧化成SO42-；③吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液中离解出Ca2+；④在吸收塔内，溶液中的SO42-、Ca2+及水反应生成石膏（CaSO4·2H2O）。

化学反应式分别如下：①SO2＋H2O→H2SO3→H+＋HSO3-②H+＋HSO3-＋1/2O2→2H+＋SO42-③CaCO3＋2H+＋H2O→Ca2+＋2H2O＋CO2↑④Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4·2H2O由于吸收剂循环量大和氧化空气的送入，吸收塔下部浆池中的HSO3-或亚硫酸盐几乎全部被氧化为硫酸根或硫酸盐，最后在CaSO4达到一定过饱和度后，结晶形成石膏CaSO4·2H2O。

石膏可根据需要进行综合利用或作抛弃处理。

2.1.2钙法脱硫工艺流程石灰石—石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。

1）烟气系统烟气系统包括烟道、烟气挡板、密封风机和气—气加热器（GGH）等关键设备。

吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。

烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备，分为FGD主烟道烟气挡板和旁路烟气挡板。

前者安装在FGD系统的进出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气，以保证FGD系统内的防腐衬胶等不受破坏。

旁路挡板安装在原锅炉烟道的进出口。

当FGD系统运行时，旁路烟道关闭，这时烟道内连接密封空气。

旁路烟气挡板设有快开机构，保证在FGD系统故障时迅速打开旁路烟道，以确保锅炉的正常运行。

2）吸收系统吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。

湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。

喷淋层设在吸收塔的中上部，吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。

每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成，其作用是将循环浆液进行细化喷雾。

一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对排列，喷嘴就布置在其中。

喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。

吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有网格状不锈钢滤网（塔内）。

单台循环泵故障时，FGD系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD系统将保护停运，烟气走旁路。

氧化空气系统是吸收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔反应池内生成石膏。

氧化空气注入不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导致吸收塔内壁的结垢，因此，对该部分的优化设置对提高系统的脱硫效率和石膏的品质显得尤为重要。

吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。

3）浆液制备系统浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。

至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用）、粉仓（干粉制浆时用）、浆液箱、搅拌器、浆液输送泵。

浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。

通常要求粒度为90％小于325目。

4）石膏脱水系统石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。

水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。

粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。

已澄清的液体从上部区域溢出(溢流)；而增稠浆液则在底部流出(底流)。

真空皮脱水机将已经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上。

5）排放系统。

排放系统主要由事故浆池、区域浆池及排放管路组成。

2.1.3钙法脱硫工艺简图图2.1 钙法脱硫典型工艺流程2.2 氧化镁法脱硫2.2.1氧化镁法脱硫原理湿式-镁法脱硫的脱硫机理为碱性氧化物氧化镁与水反应生成氢氧化镁，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，反应生成亚硫酸镁和硫酸镁，亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁。

其主要化学反应过程如下：MgO熟化反应：MgO+H2O=Mg(OH)2 （1）吸收塔内二氧化硫(SO2)气体和少量SO3气体与Mg(OH)2的吸收反应：Mg(OH)2+ SO2+2H2O=MgSO3.3H2O (2)Mg(OH)2+SO2+5H2O=MgSO3.6H2O (3)Mg(OH)2+ SO3+6H2O=MgSO4.7H2O (4)循环浆液中的MgSO3在酸性条件下与SO2进一步反应：SO2+ MgSO3.3H2O=Mg(HSO3)2+2H2O (5)SO2+MgSO3.6H2O=Mg(HSO3)2+5H2O (6)在吸收过程中，所产生的酸式盐（Mg(HSO3) 2-）对二氧化硫（SO2）不具备吸收能力。

随着吸收过程的进行，吸收液中的SO2数量增多，吸收液的吸收能力下降，需要向吸收液中补充Mg(OH)2，使部分酸式盐（Mg(HSO3)2-）转变为MgSO3，以保持吸收液的吸收能力。

浆液中的Mg(OH)2与Mg(HSO3)2反应：Mg(OH)2+Mg(HSO3)2+4H2O=2MgSO3.6H2O (7)Mg(OH)2+Mg(HSO3)2+H2O=2MgSO3.3H2O (8)氧化反应：MgSO3 + 12O2 = MgSO4 (9)因此，镁法吸收是利用MgSO3-和Mg（HSO3）2溶液不断循环的过程来吸收烟气中的SO2，此过程中补充Mg(OH)2并非用来吸收SO2,只是保持吸收液中MgSO3的一定浓度比例。

2.2.2氧化镁法脱硫工艺流程氧化镁法脱硫工艺分为脱硫剂制备与工艺系统、烟气系统、SO2吸收系统、硫酸镁溶液外排系统等组成。

1）脱硫剂制备与工艺系统将合格的氧化镁粉投入氢氧化镁配制罐，加水熟化后，经氢氧化镁浆液泵打入氢氧化镁浆液储罐。

在氢氧化镁浆液储罐内加水并搅拌配制成一定浓度的脱硫剂浆液，而后再由浆液供给泵送入脱硫塔。

浆液制备过程中，熟化温度控制在90℃，熟化3h。

2）烟气系统总烟道上的烟气经除尘器，去除大部分烟尘后，由引风机经烟道送入吸收塔底部，在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后经烟道进入烟囱排入大气。

在引风机去原烟囱和吸收塔的烟道上设置烟道挡板门，当装置故障停运时，烟气经原烟囱排放。

3）SO2吸收系统SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、喷嘴、除雾器和浆液循环泵等设施、设备。

在吸收塔内，烟气中的SO2被脱硫剂浆液洗涤并与浆液中的Mg(OH)2发生反应，生成亚硫酸镁晶体，循环泵将反应液反复送入吸收塔，以提高吸收反应的效率。

在吸收塔的上部设有除雾器，以除去脱硫后烟气带出的细小液滴，从而使净烟气的液滴含量不超过保证值。

由于进入SO2吸收系统的烟气仍含有少量粉尘，脱硫剂也含有杂质（如硅、钙盐等），如果采用板式塔、填料塔等塔型，长期运行难免会出现结垢堵塞现象。

所以，氧化镁湿法脱硫吸收塔宜采用开式喷淋塔(即“空塔”)，采用碳钢衬玻璃钢结构，分为喷淋层和除雾器两部分结构简单，运行可靠，不会因为浆液中的固态物质和灰份在塔内件沉积和结垢。

在喷淋塔内，吸收浆液与烟气逆流结构设计。

采用四层喷淋，将脱硫剂浆液以雾状均匀地喷洒于充满烟气的塔中，增长气液反应时间，以保证高脱硫吸收效率，并具有一定的除尘效果。

吸收塔底部废液进入硫酸镁循环池，硫酸镁循环池采用混凝土防腐结构，采用罗茨风机通入氧化风进行曝气氧化，将亚硫酸镁（MgSO3）氧化变为硫酸镁（MgSO4），经充分氧化后，当循环浆液浓度达到31-33%后废液溢流入硫酸镁缓冲池，经板框压滤机去除杂质后硫酸镁清液排至界外，固体残渣外运抛弃。

当脱硫系统出现事故停车需要检修时，吸收塔内的吸收浆液硫酸镁循环池，以备再次启用之用。

SO2吸收系统的PH是脱硫运行中的一个主要的工艺测量参数，本工艺将PH控制在6.5～6.8的范围之内。

PH的高低，不仅与SO2的吸收率和MgO利用率有关，而且与系统的腐蚀、沉淀有关。

随着吸收剂Mg(OH)2的加入，吸收塔内部的浆液PH上升，高PH的浆液环境有利于SO2的吸收，随着PH的上升，吸收剂的利用率不断降低，在达到一定的PH后，脱硫效率不会继续升高，如果浆液呈碱性，则会影响到反应中Mg(HSO3)2的生成，降低吸收剂利用率，SO3的大量生成，会使系统中磨损和沉淀增强；如果PH偏低，脱硫效率低，腐蚀性加强，不利于脱硫，同时设备的腐蚀加大。