加镁石灰法烟气脱硫工艺

郑婉珠+王敏+门义正

[摘 要]某电厂2×12MW燃煤机组为了满足烟气排放要求，采用了加镁石灰湿法脱硫工艺，投产后电厂污染物排放浓度均达到了烟气排放要求，并具有达到超低排放的能力。

[关键词]加镁石灰湿法脱硫，达标排放，国内第一套

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0009-01

1 前言

深能镶黄旗2×12MW热电联产厂位于内蒙古锡林郭勒盟西南部镶黄旗，新宝拉格镇的东南部，本脱硫工程在保证达到当前重点地区二氧化硫50mg/Nm3的排放限值的基础上，将具有达到近零排放的35mg/Nm3的能力。采用镁增强钙（加镁石灰 ）脱硫工艺，进行全烟气脱硫。脱硫保证效率不低于98%，排放低于50mg/Nm3，设计效率98.6%，排放低于35mg/Nm3，全厂脱硫系统采用单炉单塔配置，共两个脱硫塔，合用一套公用系统。

本工程所采用的加镁石灰脱硫技术，是国内具有成功业绩的第一套脱硫装置。

2 脱硫工艺原理

用氧化镁和氧化钙（石灰）两种脱硫剂原料，产生石膏副产品。脱硫工艺的化学原理如下。

（1）烟气中SO2的溶解

SO2 + H2O → H2SO3

（2）脱硫剂原料熟化反应

MgO + H2O → Mg（OH）2

CaO + H2O → Ca（OH）2

（3）脱硫吸收反应

Mg（OH）2 + H2SO3 → MgSO3 + 2H2O

（4）氧化反应

MgSO3 + O2 → MgSO4

（5）再生反应

吸收塔内产生的的硫酸镁溶液排入一个再生罐中和添加的氢氧化钙反应生成二水硫酸钙（石膏）和氢氧化镁：

Ca（OH）2 + MgSO4 + 2H2O→ CaSO4。H2O+ Mg（OH）2

（6）镁成分分离循环

将前述反应生成的石膏、氢氧化镁和硫酸镁浆液经过旋流器分离出来。含镁液相返回脱硫塔系统，实现了镁成分的循環利用。而固相石膏被脱水后成为最终产品。

3 脱硫工艺特点

（1）可以在低液/气比下达到99+%脱硫效率；

（2）在系统内实现镁-钙转化，镁在系统内循环脱硫，最终消耗石灰，产生高品质石膏副产品。

（3）液/气比只有石灰石脱硫的1/3～1/4。

4 脱硫工艺流程（图1）

脱硫工艺采用生石灰（CaO）作为主脱硫剂，氧化镁（MgO）作为增强脱硫剂。主脱硫剂生石灰进入专用熟化机进行熟化，熟化后的氢氧化钙（Ca（OH）2）浆液由供浆泵泵入再生罐中。增强脱硫剂氧化镁在氧化镁浆液罐中进行熟化，熟化后的氢氧化镁（Mg（OH）2）浆液由供浆泵泵入吸收塔中。

原烟气经锅炉引风机进入吸收塔，烟气中的SO2与循环泵喷出的浆液逆向接触吸收，产生亚硫酸镁（MgSO3）浆液落入底部浆池；经净化后的净烟气经除雾器除雾后，从脱硫塔顶部进入烟囱排放。

亚硫酸镁在吸收塔中进行强制氧化，产生硫酸镁（MgSO4）浆液由浆液排出泵泵入再生系统中，与氢氧化钙浆液产生置换反应生成硫酸钙（即二水石膏，CaSO4.2H2O）浆液和氢氧化镁浆液，置换后的混合浆液经旋流器分离后，氢氧化镁浆液返回吸收塔中使用，硫酸钙浆液进入真空皮带脱水机进行脱水，最终生成干态的石膏副产物。

5 实际脱硫运行指标

1）在设计条件下，吸收塔出口二氧化硫均小于50mg/Nm3。如图2所示。

2）置换再生

在偏碱性条件下，通过加入氢氧化钙与硫酸镁反应，生成硫酸钙及氢氧化镁混合浆液，再生置换率达到100%。

3）分离回收

石膏及置换后的氢氧化镁浆液通过分离设备分离后，石膏纯度大于90%，氧化镁回收率接近90%，达到原设计条件。

6 运行中主要技术关键点

1）保证脱硫剂原料的品质

脱硫剂原料有效成分的百分比含量、粒径、活性对氧化镁脱硫效率影响特别大，只有合格的氧化镁原料才能保证系统在低液气比的情况下达到设计脱硫效率，且也能很大程度上缓解吸收塔起泡现象。另，氧化钙原料的品质也是保证与硫酸镁置换后的石膏品质的前提，也才能保证石膏副产品做为建筑材料得到有效利用。

2）氧化的彻底性

吸收塔氧化的彻底性保证了脱硫副产品的产量，以及氧化镁的有效回收率。

烟气中的SO2在吸收塔内，通过与循环M g（OH）2浆液进行气液充分接触而去除。溶液中的PH值决定了HSO32-转化为SO42-的比率。提高PH值和吸收剂中的HSO32-浓度，可以提升脱硫效率，但是，在较高的PH值下HSO32-离子很不容易被氧化，而M gSO3溶解度很底会导致结晶析出。使系统的运行堵塞机率增大，且影响氧化镁的回收利用。因此在吸收塔中要注意控制PH值和SO32-浓度。

3）再生置换的完全性

硫酸镁与氢氧化钙反应生成硫酸钙（石膏）和氢氧化镁（脱硫剂原料，回用）。控制此化学反应的关键在于PH值和停留时间的控制。只要控制好以上两项参数，则再生置换率可以达到100%。

4）分离

因硫酸钙（石膏）和氢氧化镁粒径差别成倍数关系，在离心力的作用下可以达到分离的目的，因些，将置换再生后的硫酸钙（石膏）和氢氧化镁分离是保证氧化镁回收率关键。

7 结论

1） 该电厂所采用的加镁石灰—石膏法工艺是成熟可靠的，在国外有大量应用业绩。

2） 该电厂加镁石灰脱硫系统能适应电厂运行负荷变化，系统能连续、稳定运行，可靠性高。是国内第一台成功运用的加镁石灰工艺。

3） 脱硫系统脱硫效率显著优于设计要求，出口烟气SO2浓度可以保证达到35mg/Nm3以下。

4） 副产品石膏的品质和外观均优于传统钙法所产生的石膏产品。

5） 氧化镁原料的回收率可以达到约90%。

6） 该工艺废水排放量少，为废水零排放打下基础。

7） 该工艺特别适合运用在中、低硫煤的燃煤锅炉的新建及脱硫改造上，改造工期短，占地省。endprint