电厂烟气湿法脱硫所得的石膏及其煅烧工艺

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浅谈石灰石—石膏法湿法脱硫工艺

浅谈石灰石—石膏法湿法脱硫工艺摘要：随着我国经济实力的逐步增强和环境标准渐趋严格，我国治理二氧化硫污染的力度不断加大，其中，石灰石-石膏法烟气脱硫技术是控制酸雨和二氧化硫污染的最为有效的和最成熟的技术手段。

本文将对该脱硫技术的工艺流程进行简单介绍。

关键词：石灰石—石膏法；湿法脱硫工艺；原理引言石灰石石膏法脱硫技术属于湿法脱硫技术的研究范畴，最大的特点在于：脱硫系统位于锅炉烟道系统的末端位置，整个脱硫过程直接在脱硫装置当中完成。

除了具有吸收原料易得，价格低廉，运行费用低的优势以外，整个系统技术运行比较成熟，还具有运行安全可靠的优势。

因此，积极展开对石灰石石膏法脱硫相关技术的研究工作有相当显著的现实意义与价值。

一、石灰石-石膏法脱硫的工作原理采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。

在吸收塔内，吸收浆液与烟气混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。

在脱硫过程中，主要起作用的是石灰石，其与废气中的二氧化硫反应，最终生成亚硫酸氢钙；然后亚硫酸钙和亚硫酸氢钙与氧气反应最终生成石膏（CaSO4•2H2O）。

当完成脱硫和氧化过程后，吸收塔会将石膏浆液排出，排出的浆液再经过浓缩、脱水，从而达到含水量小于10%的标准，再送运至储存库，而具体的处理手段因每个火电厂的实际情况而不同，经过脱硫处理的烟气仍然不能直接排放，还要经过除雾器进行除雾，通过火电厂的烟囱排出。

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HSO-3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HSO-3氧化成SO2-4；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SO2-4、Ca2+及水反应生成石膏（CaSO4•2H2O）。

122石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点PPT35页

布置作业
无
作业情况
典型的工程全景
该工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应吸收脱除二氧化硫，最终产物为石膏。脱硫后的洁净烟气通过除雾器除去雾滴经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。
黑板、粉笔、多媒体
授课时间
16高热一：2.28 3.4节
§1-2石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点
教材分析
本课题主要是通过分析燃煤电厂过程的化学反应、吸收塔模块典型分布区，为电厂的安全运行提供基本的数据。
教后记
熟练讲解实际电厂中脱硫装置吸收塔模块典型分布区。
二、石灰石湿法烟气脱硫工艺过程的描述
三、脱除SO2的化学反应机理
1、过程阶段：（1）气态反应物从气相内部迁移到气-液界面。（2）气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生化学反应。（3）反应组分从液相界面迁移到液相内部。（4）进入也想的反应组分与液相组分发生反应。（5）已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的反应物的迁移。
14、脱硫塔的类型及结构为了保证较高的脱硫效率,同时防止结垢和堵塞,要求脱硫塔具有持液量大,气液间相对速度高,较大的气液接触面积,吸收区长,气液接触时间长,内部构件少,压降小等特点。
15、脱硫装置的可利用率
指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。 A – B-C 可用率 = x100% A A：发电机组每年的总运行时间，h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h C:脱硫装置强迫降低出力等效停运时间
成份
符号
作用
氧化钙
CaO

石灰石-石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺

本文主要讲述了工业石灰石-石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。

①工艺路线（基本原理）：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)22CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2②工艺流程方框图如下：③工艺系统：主要分析了吸收剂制备系统、烟气及SO2吸收系统、石膏处理系统、FGD装置用水系统、脱硫废水处理系统、压缩空气系统等系统。

④影响因素：主要分析了吸收塔洗涤浆液的PH、吸收塔内的液气比、烟速和烟气温度、钙硫比、石灰石浆液颗粒细度、石膏过饱和度、浆液停留时间等影响因素。

⑤脱硫石膏的运用与发展：主要介绍了石膏在各方面在一些用途，以及石膏用于制硫酸的思路。

1.1前言二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。

削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。

目前，国内外处理低浓度二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、吸附法、催化法及电子束法等。

但由于受到技术可靠性、经济合理性、及行业生产特点等限制，当前比较成熟且广泛运用的方法主要有三种，即氨法、钙法和钠法。

氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底。

钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气，技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。

钠法是使用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、设备简单、操作方便等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高。

石灰石-石膏湿法脱硫的工艺简介及影响因素

ＪｓＯ２＋Ｄ＋１／２０２５０４（气相部分）．ｓ０４＋ＣａＳＯ３＋０ＣａＳＯ４．２Ｈ２０＋Ｇｏ２Ｔ相音阶）
吸收塔由两层搅拌器（上、下各３台）、浆液喷淋程中产生严重污染，如烟气中ＣＯ：是温室气体，ＳＯ可４层，交错排列）、两级除雾器组成，在添加新鲜石导致酸雨形成，ＮＯ也是引起酸雨元凶之一，同时在盘（石灰石、石膏和水的混合物通过定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾灰石浆液的情况下，
在塔内上升过程中与雾滴充分接放的ＳＯ又占全国总排放量的８７％。随着人们环境进入吸收塔下部，大部分ＳＯ：、ＳＯ，、ＨＣ１等从烟气中去除，反应后的意识的不断增强，减少污染源、净化大气、保护人类触，净烟气通过除雾器，以除去夹带的液滴，然后进入生存环境的问题正在被亿万人们所关心和重视，寻求解决这一污染措施，已成为当代科技研究的重要气一气加热器被加热后排至烟囱。．２影响石灰石一石膏湿法脱硫效率的因素课题之一。因此控制ｓｏ：的排放量，既需要国家的合２
法的理论基础、脱硫设备和系统、影响脱硫效率的因素及工艺流程。
关键词
二氧化硫烟气脱硫湿法烟气脱硫石灰石一石膏法脱硫技术脱硫率影响因素
１概述
是烟气脱硫反应的关键部分，见图６所示。湿法烟气

第章典型的湿法烟气脱硫技术

一、石灰石（石灰）一石膏法工艺
（1）烟气系统简介
烟气系统对锅炉单独设置，来自锅炉引风机出口的烟气进入烟道通向烟囱。在引风机出口与烟囱之间的烟道上设置旁路挡板门，当脱硫装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，脱硫装置进出口挡板门打开，烟气引入脱硫系统。烟气经过增压风机进入烟气换热器降温后进入吸收塔，从吸收塔出来的净烟气再进入烟气换热器升温后经烟囱排入大气。当脱硫系统停运时，旁路挡板门打开，脱硫装置进出口挡板门关闭，烟气经旁路烟道进入烟囱直接排入大气。
一、石灰石（石灰）一石膏法工艺 1.化学原理
传统石灰石（石灰）一石膏法是以石灰石或石灰浆液与烟气中SO2反应，脱硫产物为石膏，脱硫石膏可以综合利用。石灰石（石灰）一石膏法脱硫的基本化学原理是：
石灰石在水中离解后，由于H＋被OH－中和生成H2O,使得反应平衡向右进行。OH－离子是由水中溶解的石灰石产生的，鼓入的空气将生成的CO2带走：
湿式球磨机制浆系统主要作用是：磨制出细度合格的吸收剂。（一级二级水力旋流器进行旋流分离合格）
一、石灰石（石灰）一石膏法工艺
（4）石膏脱水系统简介
吸收塔排出的石膏浆液通过浆液排出泵送入石膏旋流分离器，旋流器底流进入真空皮带机脱水，脱水后的石膏直接落入石膏仓内，石膏经石膏仓底部的卸料装置装入卡车外运。真空皮带脱水是石膏脱水的第二阶段，经过水力旋流器浓缩的石膏浆直接流入真空皮带脱水机。经过进料和分配系统，石膏浆被均匀地分布到真空皮带机的整个宽度上。
一、石灰石（石灰）一石膏法工艺
（2）吸收和氧化系统简介
湿法烟气脱硫技术最核心的系统，其中最主要的设备包括吸收塔、除雾器和氧化槽。
①吸收塔
吸收塔是烟气脱硫系统的最重要的装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，适用于大容量烟气处理。

石灰石石膏湿法脱硫的工艺

石灰石石膏湿法脱硫的工艺【石灰石石膏湿法脱硫的工艺】导语：石灰石石膏湿法脱硫是一种常见的烟气脱硫技术，通过将石灰石与石膏反应，可以高效地去除燃煤发电厂和工业锅炉烟气中的二氧化硫。

本文将深入探讨石灰石石膏湿法脱硫的工艺原理、优势以及相关问题。

一、工艺原理1. 石灰石石膏湿法脱硫原理：石灰石与石膏发生反应生成硬石膏，将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙，并形成可回收利用的石膏产物。

主要反应方程式如下所示：CaCO3 + SO2 + 2H2O → CaSO4·2H2O + CO22. 脱硫反应的特点：该反应是一个快速的液相反应，在一定反应温度、气体流速和石膏浆液浓度下进行。

反应速率受碱性、反应温度、质量浓度等因素的影响。

二、工艺步骤1. 石灰石石膏湿法脱硫的基本步骤：（1）石灰石破碎、磨细：将原料石灰石经过破碎和磨细处理，提高其活性和反应速率。

（2）制备石膏浆液：将石灰石与水混合，形成石灰石浆液。

为了提高脱硫效果，还可加入一定量的添加剂。

（3）脱硫反应：将石灰石浆液喷入脱硫塔，通过与烟气的接触和反应，使二氧化硫转化为硫酸钙。

（4）石膏产物处理：将脱硫过程中生成的硬石膏经过脱水、干燥等处理后，得到成品石膏。

2. 工艺改进：为了提高脱硫效率和经济性，石灰石石膏湿法脱硫工艺进行了多方面的改进。

例如引入喷雾器、增加反应塔数目、采用高效填料等，以增加烟气与石灰石浆液的接触面积，加强反应效果。

三、工艺优势1. 脱硫效率高：石灰石石膏湿法脱硫工艺能够高效地将烟气中的二氧化硫转化为重质石膏产物，脱硫效率可达到90%以上。

2. 石膏产物可回收利用：脱硫过程中生成的硬石膏可以用于建材、石膏板等行业，实现资源的循环利用。

3. 工艺成熟可靠：石灰石石膏湿法脱硫工艺经过多年的实践应用，技术成熟可靠，广泛应用于燃煤发电厂和工业锅炉等领域。

四、问题与挑战1. 石膏处理与排放：脱硫过程中生成的硬石膏需要进行后续的脱水、干燥等处理，同时还需要解决石膏产物的长期存储和排放问题。

石膏法脱硫详解

石膏法脱硫详解
石膏法脱硫是湿法脱硫最常用的一种。

石膏法的主要优点是：适用的煤种范围广、脱硫效率高（有的装置Ca/S=1时，脱硫效率大于90%）、吸收剂利用率高（可大于90%）、设备运转率高（可达90%以上）、工作的可靠性高（目前最成熟的烟气脱硫工艺）、脱硫剂—石灰石来源丰富且廉价。

但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的：初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物—石膏可以外销、工业废水较难处理。

石膏法脱硫的工作原理是采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。

在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。

该技术与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使CaSO3都氧化为CaSO4(石膏），脱硫的副产品为石膏。

同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液，易于达到90%的脱硫率，并且易于控制结垢与堵塞。

由于石灰石价格便宜，并易于运输与保存，因而自8 0年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。

当今国内外选择火电厂烟气脱硫设备时，石灰石/石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。

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电厂烟气湿法脱硫所得的石膏及其煅烧工艺

近年来，随着我国对大气污染治理的不断加强，对电厂燃煤烟气中二氧化硫排放量的控制也越来越严
格。按我国对电厂烟气中二氧化硫排放的治理要求，新建电厂投产时必须达到二氧化硫排放的国家标
准。2015年前将完成所有旧电厂烟气的脱硫改造工程。据不完全统计，对于60万千瓦的电厂，烟气
脱硫装置产生的脱硫石膏每年达10万吨。若按我国目前国内电厂的所有容量都进行脱硫处理计算，
每年将产生3000万吨的脱硫石膏。如何合理利用脱硫副产品，使其成为资源，并得到有效利用，将
产生很大的经济效益和社会效益。由于我国在烟气脱硫生产石膏技术的时间还较短，对脱硫石膏
的应用价值和市场认识还刚起步，对脱硫石膏的性能、加工工艺与设备还未进行系统的研究，脱硫石
膏的物料输送、粉尘处理、煅烧等处理工艺和采用的设备与天然石膏仍有较大差别。在物性方面，脱
硫石膏与天然石膏也有不同之处，如脱硫石膏纯度高、游离水分大、粒度细、粒径分布均匀、级配较
差和标稠用水量大等。又因为这两种石膏的来源不同，脱硫石膏中的主要杂质是未反应的碳酸钙，同
时还含有少量未氧化的亚硫酸钙。在烟气脱硫生产中，由于使用技术的差异、石灰石原料成份的不同
和石灰石的细度不同等因素都会直接影响脱硫石膏的品质。所以，在应用和加工脱硫石膏时一定要结
合具体实际，采用科学手段，并进行深入的研究。经过洗涤和过滤后的脱硫石膏中含游离水在10%～
20％左右，颗粒细小且松散，颜色近乎白色略带微黄，有时因脱硫操作不稳定而带入较多的煤灰等杂
质，颜色会发黑。较好脱硫石膏的白度超过80%以上。 1、脱硫石膏在国内外的应用现状 1. 1 国
外脱硫石膏的应用现状在国外，脱硫石膏早已得到广泛应用，用得最早且最好的是日本，其次是
德国、法国、荷兰等欧洲国家。日本从1977年开始几乎全部使用工业副产的石膏生产纸面石膏板和
纤维石膏板，在水泥工业中用量也非常大。脱硫石膏几乎100%得到了应用，其中用于石膏板和水泥
中的占总量的95％以上。德国每年约有150万吨以上的脱硫石膏用于生产粉刷石膏；英国、法国、荷
兰等国家也大量用于生产粉刷石膏、纸面石膏板、石膏砌块、自流平石膏等石膏制品。 1. 2 国内
脱硫石膏的应用现状同发达国家相比，我国对脱硫石膏应用的认识普遍不足，对脱硫石膏的性能、
应用技术的研究工作也刚起步。脱硫石膏的利用主要集中在重庆电厂、珞璜电厂、北京第一热电厂、
太原第一热电厂、武汉华能阳逻电厂等。这些厂不仅有效地解决了脱硫石膏的堆放问题，而且因产品
质量好、价格低，在市场上很受欢迎。山西太原第一热电厂在电厂附近自建了一条脱硫石膏的综
合利用生产线，将该厂的脱硫石膏完全消化成石膏产品。一期工程于1998年正式投产，年处理脱硫
石膏6万吨，生产的产品是水泥添加剂、半水石膏和粉刷石膏。北京第一热电厂的脱硫石膏也自
行处理，脱硫石膏的综合利用装置和发电烟气的脱硫装置同时规划、同时安装和投产。脱硫石膏的综
合利用装置采用德国的沙士基打设备生产石膏砌块，其设计能力为38万m2/a。武汉华能阳逻电厂与
东北大学合作建成了年产10万吨建筑石膏粉的生产装置，已成为华能公司的样板工程，并于2007年
10月建成投产。北京兴达脱硫石膏有限公司与东北大学合作建设的年产5万吨建筑石膏粉生产线也已
投产。 2、脱硫石膏的综合利用 2. 1 脱硫石膏的综合利用前景脱硫石膏综合利用的优势随着
新型墙体材料的发展和人们对石膏“绿色”性能的认识的提高，使近年来的石膏建材发展较快，如纸面
石膏板、石膏砌块、粉刷石膏等产品都有了迅速增长。如果国家出台合理的政策导向，随着脱硫石膏
的利用领域的扩展将进一步加快石膏建材的发展速度。（1）因脱硫石膏是工业副产的石膏资源，完
.
.
全可以代替天然石膏使用，且石膏的质量好、价格低，可有效降低石膏建材的生产成本，提高与同类
产品的市场竞争力和占有率，以培育石膏建材的市场。（2）脱硫石膏的出现将改变原有石膏资源分
布不均的格局。我国天然石膏的分布相对集中在经济欠发达地区，而脱硫石膏资源却主要分布在经济
发达的大中城市。因此在很大程度上调整和均衡了石膏资源的分布格局，使石膏建材在较大范围内得
以整体和平衡的发展。（3）用脱硫石膏制成的水泥缓凝剂、石膏砌块、建筑石膏粉及其制品与天然
石膏的产品在性能上有很大的竞争力。 2. 2 对脱硫石膏综合利用的建议（1）应尽量做到自行消
化或就近建厂。因为石膏产品的价格和原材料成本都较低，需要尽量降低运输费用，因此应在电厂附
近建厂。电厂自行建厂的好处是可以充分利用电厂低成本的电力和热资源，以降低石膏产品的加工成
本。还可以实现与粉煤灰等其他电厂废料综合利用。（2）选择产量大的石膏产品作为市场方向。目
前，脱硫石膏综合利用的主要产品市场是建筑石膏粉、水泥缓凝剂、石膏板和石膏砌块等，我国现阶
段主要是作水泥缓凝剂、石膏板（包括各类墙板、装饰板和保温板）、石膏砌块和粉刷石膏等。因此，
将来大量产出的脱硫石膏的综合利用也会集中在这几个方面。总之，脱硫石膏的综合利用是利国
利民、变废为宝的好事，是国家扶持和积极鼓励的项目。用脱硫石膏生产的建筑石膏产品和水泥缓凝
剂，与天然石膏相比，其原料为工业废弃物可不计成本，省去了石膏的破碎过程，产品的生产成本低，
且石膏的品位高，石膏产品的性能比天然石膏产品优越或相当，因此具有良好的市场竟争力。 3、脱
硫石膏的煅烧工艺与设备以脱硫石膏为原料，加工各种石膏制品都离不开煅烧工艺。石膏石或石
膏是以二水硫酸钙形式存在，其分子式中有两个结晶水。只有脱去一个半结晶水，生成半水硫酸钙才
有凝胶性质，脱去结晶水的过程即为石膏的煅烧，经煅烧后的建筑石膏粉可用于生产石膏板、石膏砌
块、石膏装饰板等制品。在20世纪的60年代，国外以传统的间歇炒锅和外烧式回转窑作为煅烧
石膏的基本设备，主要应用于天然石膏的煅烧。80年代发展了气流式快速煅烧工艺。90年代中期发
展了彼得磨为主的快速煅烧设备，将干燥与煅烧、粉碎在同一设备中完成。同时发展了各种间歇式炒
锅、内外燃回转窑、沸腾式煅烧炉等煅烧设备，形成了多样化和规模化。我国在规模化现代化煅
烧设备的研究方面还刚起步，很多企业都是采用传统的煅烧天然石膏的设备向工业副产石膏方面改造
过渡，国内目前较先进的脱硫石膏煅烧工艺是干燥加煅烧组合。由于脱硫石膏含有10％左右的表
面水，采用传统煅烧方式难以生产出稳定、高质量的产品。针对脱硫石膏的特性，煅烧前应对脱硫石
膏进行干燥，采用的干燥设备主要有回转式干燥机、气流式干燥机和斯德快速干燥机。加热方式分为
蒸汽、燃煤、燃气以及导热油等。煅烧方法主要有回转窑、沸腾炉、气流煅烧，该工艺称二步法。
由东北大学·辽宁东大粉体工程技术有限公司开发的斯德石膏煅烧炉是将干燥、煅烧、打散在同一台设
备中完成，称一步法。该设备己在国内投入应用，是专门处理脱硫石膏的设备。由于热源不同，
生产的制品也不同，选择合适的煅烧工艺与设备对能耗、制品质量和环保等有直接影响。以武汉华能
电厂为例，该厂利用自产的280℃、1.7 MPa的蒸汽为热源。全权采用的热源方式，与东北大学·辽宁
东大粉体工程技术有限公司合作制定了二步法煅烧工艺。采用斯德快速干燥对脱硫石膏进行干燥，将
表面水降低到1%以下，而成为松散均匀的二水石膏粉，然后采用内置式流化床进行煅烧生成半水石
膏，该工艺已形成年产10万吨建筑石膏粉的规模，各项指标均优于国家建筑石膏标准要求的指标。
北京兴达脱硫石膏有限公司，采用以煤为热源的斯德煅烧炉的一步法工艺，以燃煤的热烟气为热源，
在同一机内完成干燥、打散、煅烧等工艺过程，已建成年产5万吨的脱硫石膏煅烧生产线，生产的建
筑石膏粉主要用作水泥缓凝剂、石膏砌块以及建筑石膏粉，获得了较好的经济效益。 4、结束语由
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于脱硫石膏的综合利用在国内刚起步，必然会出现新的问题，在生产工艺上不能完全照搬天然石膏的
方法，需要开发针对脱硫石膏特性的新方法、新工艺和新设备，因此应该投入更多的精力在设备配套
的研究上，还应发展和制订脱硫石膏综合利用的系统解决方案。