1. 吸收塔

   • 功能：這是整個脫硫系統的“心臟”，所有的核心化學反應都在這里進行。煙氣中的SO?在此被石灰石漿液吸收并氧化成石膏。

   • 關鍵內部構件：

     • 噴淋層：位于塔的上部，由多個噴嘴組成，將石灰石漿液霧化成無數細小的液滴，極大地增加了氣液接觸面積，從而提高脫硫效率。

     • 除霧器：位于吸收塔最頂部。煙氣經過噴淋洗滌后，會攜帶大量漿液霧滴，除霧器的作用就是分離并捕集這些液滴，保證凈煙氣的濕度達標，防止對后續煙道和煙囪造成腐蝕。

     • 攪拌器：位于塔底漿池中，持續攪拌使石灰石顆粒保持懸浮狀態，防止沉淀，并促進氧化空氣的均勻分布。

二、漿液制備與供應系統

2. 濕式球磨機 / 石灰石研磨系統

   • 功能：將塊狀的石灰石（CaCO?）研磨成極細的粉末（通常要求250-325目），以便能配制成均勻的懸浮漿液，提高反應速率和利用率。

3. 石灰石漿液箱 / 漿液罐

   • 功能：儲存由石灰石粉和工藝水配制好的一定濃度的漿液，為吸收塔連續穩定地提供吸收劑。

4. 漿液循環泵

   • 功能：將吸收塔漿池中的漿液輸送到噴淋層。通常設置3-4臺泵并聯運行，根據鍋爐負荷和入口SO?濃度調節運行的泵數量，是實現系統經濟高效運行的關鍵設備。

三、氧化與副產物處理系統

5. 氧化風機

   • 功能：向吸收塔底部的漿池中強制鼓入空氣，將亞硫酸鈣（CaSO?）徹底氧化成硫酸鈣（CaSO?），即二水石膏（CaSO?·2H?O）。這是生成高品質石膏的關鍵步驟。

6. 石膏脫水系統

   • 功能：將吸收塔漿池中產生的石膏晶體從漿液中分離出來，制成可綜合利用的副產品。

   • 主要設備：

     • 石膏旋流器：一級脫水設備，利用離心力將漿液濃縮至含水量約40-50%。

     • 真空皮帶脫水機：二級脫水設備，將旋流器底流來的濃漿進一步脫水，最終產出含水量小于10%的干燥石膏餅。

四、煙氣及輔助系統

7. 煙氣系統

   • 主要設備：

     • 增壓風機：用于克服整個FGD系統（包括吸收塔、換熱器等）的阻力，保證鍋爐煙氣能夠順利通過脫硫裝置，不影響鍋爐的正常燃燒。

     • 煙氣換熱器（GGH）：現在很多新建電廠已取消。其原作用是使用凈煙氣加熱原煙氣，提升排煙溫度，避免煙囪出口產生“白煙”和腐蝕，同時降低吸收塔入口煙溫。取消后可簡化系統，但需對煙囪做防腐處理。

8. 工藝水箱及水泵

   • 功能：為整個系統提供工藝水和沖洗水，例如制漿、除霧器沖洗、管道和設備沖洗等，保證系統水平衡。

1. 脫硫效率提升

• 石灰石品質控制
  選用高純度（CaCO?含量≥90%）、細度（250-325目）的石灰石粉，減少雜質（如SiO?、MgO）對反應的抑制。

• 漿液pH值優化
  維持pH值在5.0-5.8（通常5.4最佳），過高易結垢，過低則SO?吸收率下降。需通過在線監測動態調節石灰石投加量。

• 液氣比（L/G）調節
  根據煙氣SO?濃度調整噴淋層液氣比（通常8-15 L/m3），高硫煤需增加噴淋層或提高循環泵流量。

2. 系統防堵與防腐

• 結垢防控

  • 抑制石膏過飽和：通過氧化風機強制氧化（亞硫酸鈣→硫酸鈣），控制漿液密度≤1150 kg/m3，及時排出石膏。

  • 添加有機酸（如己二酸）緩沖pH波動，減少CaSO?·0.5H?O軟垢。

• 設備防腐
  吸收塔內壁采用玻璃鱗片樹脂襯里，噴嘴選用碳化硅材質，循環泵過流部件使用雙相不銹鋼。

3. 副產物（石膏）資源化

• 石膏品質提升

  • 加強漿液洗滌（氯離子含量＜100 ppm）、控制脫水參數（真空皮帶機含水率≤10%）。

  • 添加晶種改良劑促進石膏晶體長大（粒徑＞50 μm），便于工業利用。

• 資源化途徑

  • 建筑石膏粉（需滿足《GB/T 9776-2022》強度標準）。

  • 水泥緩凝劑（替代天然石膏，SO?含量≥40%）。

  • 廢棄石膏可用于土壤改良或路基材料。

4. 節能與運行優化

• 智能控制系統
  引入AI算法預測SO?負荷，聯動調節漿液循環量、氧化風量，降低電耗（如循環泵變頻運行）。

• 廢水處理
  脫硫廢水需經“中和+沉淀+絮凝”工藝處理（去除重金屬、氟化物），或采用蒸發結晶實現零排放。

5. 協同治理技術

• 脫硫-脫硝協同
  在吸收塔前設置SCR脫硝，或試驗臭氧氧化同步脫硫脫硝（注意NOx溶入漿液后的鹽積累問題）。

• PM2.5控制
  優化除霧器（屋脊式+管式組合），出口顆粒物濃度可＜5 mg/m3。

環境管理要點

• 在線監測
  CEMS系統實時監控SO?、顆粒物、NOx排放，數據聯網至環保部門。

• 故障預案
  制定漿液起泡（需添加消泡劑）、pH異常波動等應急處理流程。

通過上述措施，石灰石-石膏法脫硫系統可實現95%以上的脫硫效率，副產物綜合利用率＞80%，同時兼顧經濟性與環保要求。

關鍵設計參數

1. 液氣比（L/G）：通常8~15 L/m3，影響脫硫效率和能耗。

2. 漿液pH值：控制5.0~5.8（過低腐蝕設備，過高降低反應活性）。

3. 鈣硫比（Ca/S）：設計值1.02~1.05，實際運行中需避免過量石灰石浪費。

4. 空塔流速：3~4 m/s，過高易導致霧沫夾帶。

對比其他脫硫技術

石灰石-石膏法憑借高效率、低運行成本和副產物資源化優勢，仍是燃煤煙氣脫硫的首選，尤其適合嚴苛環保標準下的規模化應用。

1. 高脫硫效率：
   • 石灰石-石膏法脫硫的脫硫效率通常可以達到95%以上，甚至在某些條件下可以達到99%以上。這使得它能夠有效減少煙氣中的二氧化硫排放，滿足嚴格的環保標準。
2. 技術成熟：
   • 該技術經過多年的發展和應用，已經非常成熟，設備運行穩定可靠，操作經驗豐富。
3. 副產品可利用：
   • 脫硫過程中產生的副產品石膏（CaSO?·2H?O）可以作為建筑材料使用，如生產石膏板、水泥等，具有一定的經濟價值。
4. 適應性強：
   • 石灰石-石膏法適用于各種規模的燃煤電廠和工業鍋爐，能夠處理高硫煤和低硫煤的煙氣。
5. 運行成本相對較低：
   • 石灰石作為脫硫劑，資源豐富，價格相對較低。雖然初期投資較大，但長期運行成本相對較低。
6. 系統靈活性高：
   • 該技術可以根據煙氣中二氧化硫濃度的變化靈活調整脫硫劑的用量，保持高效的脫硫效果。
7. 環保性能好：
   • 脫硫過程中產生的廢水經過處理后可以循環使用，減少了水資源的消耗和環境污染。
8. 廣泛的應用經驗：
   • 石灰石-石膏法在全球范圍內有大量的應用實例，積累了豐富的運行和維護經驗。

1.?高效脫硫

• 高脫硫率：可達95%以上，滿足嚴格的排放標準。
• 適應性強：能處理不同含硫量的煙氣。

2.?經濟性

• 原料成本低：石灰石資源豐富，價格低廉。
• 副產品價值：生成的石膏可用于建材，增加經濟效益。

3.?技術成熟

• 廣泛應用：技術經過長期驗證，運行穩定可靠。
• 操作簡便：自動化程度高，易于管理。

4.?環保效益

• 減少排放：顯著降低二氧化硫排放，改善空氣質量。
• 資源利用：副產品石膏可再利用，減少廢棄物。

5.?系統靈活性

• 適應多種規模：適用于不同規模的電廠和工業鍋爐。
• 改造方便：現有設備易于改造升級。

6.?政策支持

• 符合法規：滿足各國嚴格的環保要求。
• 政策激勵：部分地區提供補貼或稅收優惠。

總結

石灰石-石膏法因其高效、經濟、技術成熟、環保效益顯著以及政策支持，成為脫硫領域的主流技術。

石灰石漿液制備：首先，將石灰石磨成細粉并加水制成漿液。石灰石漿液通過輸送泵送入吸收塔中。

煙氣與漿液接觸：鍋爐產生的煙氣經過除塵處理后，進入吸收塔。在吸收塔內，煙氣與從上而下噴淋的石灰石漿液逆流接觸，發生化學反應。煙氣中的二氧化硫（SO?）溶解于漿液中，生成亞硫酸鈣（CaSO?）和硫酸鈣（CaSO?）。

氧化反應：在吸收塔底部或專門的氧化區，通過鼓入空氣或氧氣，將生成的亞硫酸鈣進一步氧化為更穩定的硫酸鈣（CaSO?）。這一過程通常需要控制氧化風機的供氧量，以確保反應完全。

石膏生成與分離：反應生成的硫酸鈣在吸收塔底部沉降，形成石膏漿液。石膏漿液經過循環泵送回吸收塔頂部繼續參與反應，或者通過脫水設備（如旋流器、真空皮帶脫水機）進行脫水處理，最終得到干燥的石膏產品。

副產品處理：脫硫過程中產生的石膏可以作為建筑材料使用，或者進行進一步的處理和回收利用。

廢水處理：脫硫過程中會產生含有少量污染物的廢水，需要通過廢水處理系統進行處理，以減少對環境的影響。

整個石灰石石膏法脫硫過程涉及多個環節，包括煙氣系統、吸收氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統等，各環節緊密配合，確保高效脫硫并減少環境污染。

技術成熟和可靠性高：石灰石-石膏法是一種非常成熟的煙氣脫硫技術，自20世紀80年代以來廣泛應用于全球的火電廠中。其技術已經非常成熟，運行可靠性高，設備和技術容易獲取。

資源豐富且價格低廉：石灰石作為脫硫劑，來源廣泛且價格便宜。石灰石資源豐富，易于運輸和保存，這使得石灰石-石膏法在經濟上具有很大的優勢。

脫硫效率高：石灰石-石膏法的脫硫效率非常高，通常可以達到90%以上，甚至在某些裝置中可以超過95%。這種高效率使得該方法能夠有效去除煙氣中的二氧化硫，滿足嚴格的環保要求。

適應性強：石灰石-石膏法對煤種變化、負荷變化和脫硫率變化具有較強的適應性，特別適用于大容量機組（如200MW及以上）和燃用含硫量較高的煤種。

副產品可利用：脫硫過程中產生的石膏是一種有價值的副產品，可以用于建筑材料或肥料等工業應用，這不僅減少了廢物處理的成本，還增加了經濟效益。

系統穩定且無氨逃逸問題：石灰石-石膏法系統運行穩定，吸收劑不存在揮發性問題，也無氨逃逸問題，這使得其在實際應用中更加安全可靠。

盡管石灰石-石膏法存在一些缺點，如初期投資和運行成本較高、占地面積大、系統管理復雜等，但其綜合優勢使其成為目前國內外火電廠煙氣脫硫的首選工藝。特別是在內陸電廠或資源豐富的地區，石灰石-石膏法因其經濟性和高效性而被廣泛采用。

SO₃+H₂0→2H⁺+SO4^2-

CaCO₃+2HCl→CaCl₂+CO₂↑+H₂O

CaCO₃+2HF→CaF₂+CO₂↑+H₂O

石灰石-石膏法脫硫反應是一個比較復雜的反應過程，其中有些副反應有利于反應的進程，有些會阻礙反應的發生，下列反應在設計中應予以重視。

(1)與Mg的反應

漿池中的Mg元素，主要來自于石灰石中的雜質，當石灰石中可溶性Mg含量較高時(以MgCO₃形式存在)，由于MgCO₃活性高于CaCO₃會優先參與反應，對反應的進行是有利的，但過多時會導致漿液中生成大量的可溶性的MgSO₃，使得溶液里SO濃度增加，導致 SO₂吸收化學反應推動力的減小，而導致SO₂吸收的惡化。另一方面漿液中的SO₄^2–增加，會抑制氧化反應的進行，需要增加氧化空氣量。因此噴淋塔一般會控制Mg²⁺的濃度，當高于5000mg/L時需要排出廢水，此時控制準則不再是Cl^–小于20000mg/L。

(2)與Al的反應

AL主要來源于煙氣中的飛灰，可溶解的AL在F^–濃度達到一定條件下，會形成氟化絡合物(膠狀絮凝物)，包裹在石灰石顆粒表面，形成石灰石溶解閉塞，嚴重時會導致反應惡化的事故。

(3)與CL的反應

在一個封閉系統或接近封閉系統的狀態下，FGD工藝會把吸收液從煙氣中吸收溶解的氯化物增加到非常高的濃度。這些溶解的氯化物會產生高濃度的溶解鈣(主要是氯化鈣)溶解鈣會妨礙石灰石中碳酸鈣的反應，控制CL^–的濃度在12000~20000mg/L是保證反應正常進行的重要因素。

石灰石-石膏法脫硫是目前項目應用非常廣泛且效果好的一種工藝。