湿法石灰石/石膏法烟气脱硫装置是常用的一种烟气脱硫技术，它是利用石灰石浆液来除去烟气中的SO₂。浙江大学热能工程研究所开发的湿法石灰石/石膏法烟气脱硫装置可用于130T/H以上锅炉容量的烟气脱硫，装置脱硫效率可达90%以上。

1、石灰石加工工艺
　
　　我公司在湿法石灰石/石膏法烟气脱硫方面主要采用了奥地利能源公司（AEE）产品。石灰石加工工艺根据生产要求的不同，可以分为两类，即干式磨机和湿式磨机，下面将分别做以简单的介绍：

　　1、干式磨机
　
　　干式磨机的应用领域包括了石灰石、煤、矿石、化肥、炉渣、石英沙和煅石灰。其优点是有较大的磨制能力（甚至适合难磨物料），也能够磨制精细物料，相对较低的易耗件费用。

　　2、湿式磨机

　　如今越来越多的烟气脱硫所用的精细磨制石灰石是由电厂所有的装备——有球磨机的湿法磨制车间制备的。它的优势在于能够从获得有利的石灰石的可能性和用于烟气脱硫的湿法工艺等，具体优势有：
　　· 所消耗的功率与干磨比可减少10-30%
　　· 磨制回路具有更好的分级能力，较少的循环，并需要很小的空间。
　　· 由于很少的灰尘形成，只需要一个很小的除尘车间

2、湿法石灰石/石膏法烟气脱硫的基本原理

　　石灰石/石膏烟气脱硫技术是利用石灰石浆液洗涤脱除烟气中SO₂来达到烟气脱硫的目的。脱硫工艺包括5个部分：（1）吸收剂制备；（2）吸收剂浆液喷淋；（3）塔内雾滴与烟气接触混合；（4）循环池浆液强制氧化；（5）石膏制备。
　　在吸收塔内石灰石浆液喷淋洗涤，并与烟气中SO₂充分接触和混合，SO₂被石灰石浆液所吸收，反应步骤及方程式如下：
　　(1) SO₂被液滴吸收
　　　　SO₂(气)+H₂O=H₂SO₃(液)
　　(2) 吸收的SO₂同溶液的吸收剂反应生成亚硫酸钙
　　　　CaCO₃(液)+H₂SO₃(液)=CaSO₃(液)+H₂O+1/2CO₂
　　(3) 浆液中CaSO₃达到饱和后，即开始结晶析出
　　　　CaSO₃（液）= CaSO₃（固）
　　(4) 在循环池中溶液中的CaSO₃与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙
　　　　CaSO₃（液）+1/2O₂(液)=CaSO₄(液)
　　(5) CaSO₄(液)溶解度低，从而结晶析出
　　　　CaSO₄(液)+2H₂O= CaSO₄.2H₂O（固）

3、工艺流程说明

　　石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程如下图所示。主要包括吸收剂制备和供应系统、烟气系统、SO₂吸收系统、脱硫石膏处理系统和电气与控制系统五部分组成。

　　 　　　　　　液柱塔及喷淋塔烟气脱硫试验装置系统图

　1、吸收剂制备及供应系统
　　脱硫装置以石灰石为吸收剂。直径约50mm的块状石灰石由汽车运输至吸收剂制备和供应系统的石灰石料仓，也可直接卸入石灰石破碎机料斗中。料斗中的石灰石经皮带式给料机进入破碎机进行初破碎，破碎至6mm以下的石灰石经斗式提升机送入球磨机前的中间料斗，经球磨机磨细的石灰石粉由埋刮式输送机提升至选粉机进行粗细粉分选。符合设计要求细度（100目通过95％）的石灰石粉则埋刮板输送机送至石灰石粉仓储存，分选出来的粗粉则卸料阀、埋刮板输送机送回球磨机重新磨制。
　　石灰灰粉仓中的石灰石经卸料阀和自动计量给料器送入制浆池，与进入池内的工业补充水混合，由立式搅拌机搅拌机制成石灰石浆液（固体含约22％）备用。同时根据与排烟中的SO₂反应所需消耗量由吸收剂供浆泵向吸收塔供浆，并与吸收塔吸收剂浆液PH值调整供给流量。
　2、烟气系统
　　锅炉一部分的烟气从吸风机出口烟道引入脱硫增压风机入口的水平烟道，经挡板门进入一台双吸离心式脱硫风机。烟气经脱硫风机升压后，经过烟道进入脱硫吸收塔，洗涤脱硫后的低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道旁路进入烟囱排放。
　3、SO₂吸收系统
　　吸收剂制备和供应系统的石灰石浆液中的石灰石由供浆泵经管道送入吸收塔氧化反应罐。该脱硫装置采用液柱冲击式吸收塔，吸收塔由下部水平布置的液柱冲击式喷嘴形成的吸收段和氧化反应罐，集冷却、除尘、吸收与氧化反应诸项功能于一体。其脱硫机理如下：
　　锅炉烟气在吸收塔下部入口处以5-8m/s的上升流速通过吸收反应段。在吸收反应段，氧化反应罐内的吸收剂浆液由浆液循环泵送入吸收塔两侧浆液母管、喷淋联箱分配管，进入下部冲击液柱式喷嘴，对流经的烟气进行洗涤净化，并使烟气降至饱和温度。经气液接触烟气中的SO₂溶解于浆液中与CaCO₃反应。洗涤液流入吸收底部的氧化反应罐内，补充进入的新鲜石灰石在酸性浆液中被离解，使吸收剂浆液的酸性得到中和。
　　为使吸收剂中不稳定的CaCO₃氧化形成稳成的CaCO₄，在吸收塔下部通过罗茨氧化风机鼓入空气，并经氧化搅拌机浆叶使之微细化。空气中的氧气分散溶解于吸收剂浆液中，氧化被吸收的SO₂使之形成石膏。
　　其主要的化学反应为：
　　　　吸收：2SO₂+H₂O+CaCO₃ Ca(HSO₃)₂+CO₂
　　　　氧化：Ca(HSO₃)₂+O₂ CaSO₄+H₂SO₄→→→
　　　　中和：CaCO₃+H₂SO₄CaSO₄+CO₂+H₂O
　　在吸收塔出装有两级除雾器，用来除去烟气在洗涤过程中带出的水雾。在此过程中，烟气携带的烟尘和其它固体颗粒也被除雾器捕获，两级除雾器都设有水冲洗喷嘴，定时对其进行冲洗，避免除雾堵塞。冲洗水经下部汇水管排入吸收塔氧化反应罐，由于在烟气洗涤过程中有一定量的水被烟气带走而损失掉，系统中连续向吸收塔氧化反应罐中补充工业补充水。为防治因进入吸收塔的烟气温度过高而导致对塔内防腐内衬的破坏，在吸收塔入口设有紧冷却水喷嘴，以便在烟气温度过高时喷水降温。

　4、脱硫石膏处理系统
　　脱硫系统中石膏浆（固体含量约20％）从吸收塔氧化反应罐底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩（固体含量约40％）之后排入石膏浆池，溢流液回流入吸收塔反应罐。石膏浆池内的石膏浆由石膏浆泵经管道送至真空皮带脱水机脱水，含水约15％的脱水石膏落入石膏储仓中。为保证石膏质量，降低Cl-等有害成分含量，在脱水皮带中部设有两排石膏清洗喷嘴，连续向脱水过程中的石膏进行喷水冲洗。脱水废液和皮带冲洗废水经泵及管道排入脱水废液池，部分脱水废液由泵送回吸收塔反应罐，其余由泵排入电厂冲灰水系统或废水处理装置。
　5、电气与控制系统
　　脱硫装置动力电源自电厂配电盘引出，经高压动力电缆接入脱硫电气控制室配电盘。在脱硫电气控制室，电源分为两路，一回经由配电盘、控制开关柜直接与高压电机（脱硫风机、浆液循环泵、球蘑机等电机）相连接；另一回接脱硫变压器，其输出端经配电盘、控制开关柜与低压电器相连接，低压配电采用动力中心――电动机控制中心供电方式。
　　系统配备有低压直流电源为电动控制部分提供电源。
　　脱硫系统的石灰石粉碎设备和脱水机实行现场控制，其它实行控制室内脱硫控制盘集中控制，亦可实现就地手动操作，对需要作运行记录的，用记录仪及CRT监视盘记录。
　　正常运行时，由立式控制盘自动控制各个调节阀，对于脱硫装置的处理烟气量和石灰石供应量，要锅炉负荷变动时能自动以应调节。
　　烟气量的控制是根据锅炉排烟量，由脱硫风机入口挡板通过锅炉负荷信号转换为烟气量与实际引入脱硫装置的烟气量反馈信号控制；吸收剂浆液流量的控制是通过进入脱硫装置的SO₂量以及循环浆池中浆液的PH值来控制的；副产品浆液供给量通过吸收剂浆液的流量来控制；除雾装置清洗水的流量、吸收室入口冲洗水的压力以及脱水机排出液流量单独控制；脱硫剂循环灌的液位亦属于单独控制，即通过补给水量来控制。吸收剂浆池浓度的控制由补给水量调节给料器的转速以控制石灰石加入量，继而达到控制浓度的目的。吸收室出口除雾器的清洗是按一定的时间间隔开关喷水阀用补充给水进行冲洗。

　　半干法烟气脱硫技术是一项用于35T/H～670T/H容量锅炉的烟气脱硫技术。半干法烟气脱硫装置的脱硫效率可达85%以上。

1、半干法试验台系统图

2、 基本原理

　　喷雾干燥是一种相对较新的FGD技术，此技术于70年代初开始在美国和欧洲发展起来。80年代中后期，该技术在美国的燃煤电站上得到商业应用。今天，喷雾干燥脱硫工艺商业应用的总容量已达到15Gwe，市场占有量仅列于湿法之后，为第2位。喷雾干燥脱硫工艺相对于湿法工艺而言，其初投资较低，但脱硫剂用量较大，因而常常用于燃用中低硫煤(<1.5%)的中小型锅炉。
　　喷雾干燥脱硫技术是利用喷雾干燥的原理，来达到烟气脱硫的目的。喷雾干燥脱硫工艺分为5个步骤：（1）吸收剂制备；（2）吸收剂浆液雾化；（3）雾滴与烟气接触混合；（4）蒸发－二氧化硫吸收；（5）废渣排除。其中2、3、4三个步骤均在喷雾吸收塔中进行，其化学物理过程如下所述。
　　◆ 化学反应过程
　　当雾化的浆液在吸收塔中与烟气接触后，吸收剂开始蒸发，烟气冷却并增湿，石灰浆同SO₂反应生成干粉产物。整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
　　(1) SO₂被液滴吸收
　　　　SO₂(气)+H₂O=H₂SO₃(液)
　　(2) 吸收的SO₂同溶液的吸收剂反应生成亚硫酸钙
　　　　Ca(OH)₂(液)+H₂SO₃₍液)=CaSO₃(液)+2H₂O
　　(3) 液滴中CaSO₃达到饱和后，即开始结晶析出
　　　　CaSO₃（液）= CaSO₃（固）
　　(4) 部分溶液中的CaSO₃与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙
　　　　CaSO₃（液）+1/2O₂(液)=CaSO₄(液)
　　(5) CaSO₄(液)溶解度低，从而结晶析出
　　　　CaSO₄(液)= CaSO₄（固）
　　(6) 随着脱硫过程中溶解的氢氧化钙消耗，更多的氢氧化钙固体进一步溶解以维持脱除二氧化硫的反应继续进行
　　　　Ca(OH)₂(固)＝Ca(OH)₂(液)
　　◆ 物理过程
　　物理过程系指液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程。液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对吸收塔的设计和脱硫率都非常重要。影响液滴干燥时间的因素有液滴大小，液滴含水量以及趋进绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。

　　一般来说，高温燃烧脱硫技术存在三大难点：
　　· CaSO₄在1200度以上发生复分解，重新生成SO₄和CaO，增加脱硫难度。
　　· 高温下CaO烧结严重。
　　· 层燃炉中石灰石的分解速率慢于煤中硫的析出速率。
　　浙江大学热能工程研究所在吸收前人经验的基础上，针对以上难点做了大量的可行性试验，取得突破性进展。热能工程研究所对以上难点作了以下改进：
　　(1)通过原煤优化配煤加入不同添加剂，在催化燃烧的同时固硫脱硫；(2)通过添加剂改变CaO的微观孔隙，或者减小钙基添加剂的粒径（纳米级CaCO3）；(3)通过层燃烧技术增加脱硫率。

1、固硫剂固硫原理

　　复合固硫剂被普遍认为是一种固硫效果好的固硫剂，它具有在较高温度条件下脱硫效果好的特点，是国内领先的技术.但通常的复合固硫剂价格比钙基固硫剂（CaCO₃）要高,为此，浙江大学热能工程研究所从1999年7月开始，着手研制一种新型高效复合固硫剂。通过进行较完善的实验室试验，终于在层燃炉中运行成功。具体技术如下：
　　1、添加剂的用料
　　在这里我们所提的复合固硫剂有两层含义，其一是在主料中有钙基和镁基物质；其二是主料、辅料及添加料（有关化学物质）。第一层含义给我们提出了一种新的钙硫比定义，即把钙的摩尔数与镁的摩尔数相加再与硫的摩尔数相比。即使在相同的比值存在的条件下，镁和钙同时存在要比金的钙基物质脱硫效果好，它们能够在脱硫过程中起着相互促进的作用。
　　2、提高钙基利用率的思路
　　仅从吸收剂方面来考虑，要使脱硫剂具有比较理想的脱硫效果就必须保证有较高的孔隙率即比表面积、良好的反应活性和在高温下能生成稳定的生成物，这样可以使其在较宽的温度区域内保持良好的脱硫率。实验表明可以通过以下措施来提高吸收剂的利用率。
　　· 细化脱硫剂增加其比表面积（如加压白云石水化物）
　　· 添加催化剂或少量矿物助化剂（如Cu(OH)₂），经水-有机醇混合物处理或木质磺酸盐处理，石灰石经过钠盐、钾盐、镁盐的处理
　　· 利用飞灰或脱硫飞灰（如美国EPA开发的ADVACATE工艺）
　　3、LW-5新型复合固硫剂的特点
　　目前，经过不断的探索和实践，我们研制出LW-5新型复合固硫剂，其价格比钙基固硫剂还要低廉，脱硫效果可达50%以上，喷入量却仅为煤粉量的5-8%，而单纯的钙系固硫剂脱硫率为25%左右，喷入量却为煤粉量的8-10%。研制LW-5新型复合固硫剂，一要用料方便，二要成本低廉，三要达到理想的脱硫效果。

2、复合固硫剂脱硫及LIFAC法脱硫经济效益分析

　　以一台300MW的机组为例，在燃烧含硫量为2.5%的情况下，几种脱硫方案的经济分析见下表：