1. 吸收塔

   • 功能：这是整个脱硫系统的“心脏”，所有的核心化学反应都在这里进行。烟气中的SO?在此被石灰石浆液吸收并氧化成石膏。

   • 关键内部构件：

     • 喷淋层：位于塔的上部，由多个喷嘴组成，将石灰石浆液雾化成无数细小的液滴，极大地增加了气液接触面积，从而提高脱硫效率。

     • 除雾器：位于吸收塔最顶部。烟气经过喷淋洗涤后，会携带大量浆液雾滴，除雾器的作用就是分离并捕集这些液滴，保证净烟气的湿度达标，防止对后续烟道和烟囱造成腐蚀。

     • 搅拌器：位于塔底浆池中，持续搅拌使石灰石颗粒保持悬浮状态，防止沉淀，并促进氧化空气的均匀分布。

二、浆液制备与供应系统

2. 湿式球磨机 / 石灰石研磨系统

   • 功能：将块状的石灰石（CaCO?）研磨成极细的粉末（通常要求250-325目），以便能配制成均匀的悬浮浆液，提高反应速率和利用率。

3. 石灰石浆液箱 / 浆液罐

   • 功能：储存由石灰石粉和工艺水配制好的一定浓度的浆液，为吸收塔连续稳定地提供吸收剂。

4. 浆液循环泵

   • 功能：将吸收塔浆池中的浆液输送到喷淋层。通常设置3-4台泵并联运行，根据锅炉负荷和入口SO?浓度调节运行的泵数量，是实现系统经济高效运行的关键设备。

三、氧化与副产物处理系统

5. 氧化风机

   • 功能：向吸收塔底部的浆池中强制鼓入空气，将亚硫酸钙（CaSO?）彻底氧化成硫酸钙（CaSO?），即二水石膏（CaSO?·2H?O）。这是生成高品质石膏的关键步骤。

6. 石膏脱水系统

   • 功能：将吸收塔浆池中产生的石膏晶体从浆液中分离出来，制成可综合利用的副产品。

   • 主要设备：

     • 石膏旋流器：一级脱水设备，利用离心力将浆液浓缩至含水量约40-50%。

     • 真空皮带脱水机：二级脱水设备，将旋流器底流来的浓浆进一步脱水，最终产出含水量小于10%的干燥石膏饼。

四、烟气及辅助系统

7. 烟气系统

   • 主要设备：

     • 增压风机：用于克服整个FGD系统（包括吸收塔、换热器等）的阻力，保证锅炉烟气能够顺利通过脱硫装置，不影响锅炉的正常燃烧。

     • 烟气换热器（GGH）：现在很多新建电厂已取消。其原作用是使用净烟气加热原烟气，提升排烟温度，避免烟囱出口产生“白烟”和腐蚀，同时降低吸收塔入口烟温。取消后可简化系统，但需对烟囱做防腐处理。

8. 工艺水箱及水泵

   • 功能：为整个系统提供工艺水和冲洗水，例如制浆、除雾器冲洗、管道和设备冲洗等，保证系统水平衡。

1. 脱硫效率提升

• 石灰石品质控制
  选用高纯度（CaCO?含量≥90%）、细度（250-325目）的石灰石粉，减少杂质（如SiO?、MgO）对反应的抑制。

• 浆液pH值优化
  维持pH值在5.0-5.8（通常5.4最佳），过高易结垢，过低则SO?吸收率下降。需通过在线监测动态调节石灰石投加量。

• 液气比（L/G）调节
  根据烟气SO?浓度调整喷淋层液气比（通常8-15 L/m3），高硫煤需增加喷淋层或提高循环泵流量。

2. 系统防堵与防腐

• 结垢防控

  • 抑制石膏过饱和：通过氧化风机强制氧化（亚硫酸钙→硫酸钙），控制浆液密度≤1150 kg/m3，及时排出石膏。

  • 添加有机酸（如己二酸）缓冲pH波动，减少CaSO?·0.5H?O软垢。

• 设备防腐
  吸收塔内壁采用玻璃鳞片树脂衬里，喷嘴选用碳化硅材质，循环泵过流部件使用双相不锈钢。

3. 副产物（石膏）资源化

• 石膏品质提升

  • 加强浆液洗涤（氯离子含量＜100 ppm）、控制脱水参数（真空皮带机含水率≤10%）。

  • 添加晶种改良剂促进石膏晶体长大（粒径＞50 μm），便于工业利用。

• 资源化途径

  • 建筑石膏粉（需满足《GB/T 9776-2022》强度标准）。

  • 水泥缓凝剂（替代天然石膏，SO?含量≥40%）。

  • 废弃石膏可用于土壤改良或路基材料。

4. 节能与运行优化

• 智能控制系统
  引入AI算法预测SO?负荷，联动调节浆液循环量、氧化风量，降低电耗（如循环泵变频运行）。

• 废水处理
  脱硫废水需经“中和+沉淀+絮凝”工艺处理（去除重金属、氟化物），或采用蒸发结晶实现零排放。

5. 协同治理技术

• 脱硫-脱硝协同
  在吸收塔前设置SCR脱硝，或试验臭氧氧化同步脱硫脱硝（注意NOx溶入浆液后的盐积累问题）。

• PM2.5控制
  优化除雾器（屋脊式+管式组合），出口颗粒物浓度可＜5 mg/m3。

环境管理要点

• 在线监测
  CEMS系统实时监控SO?、颗粒物、NOx排放，数据联网至环保部门。

• 故障预案
  制定浆液起泡（需添加消泡剂）、pH异常波动等应急处理流程。

通过上述措施，石灰石-石膏法脱硫系统可实现95%以上的脱硫效率，副产物综合利用率＞80%，同时兼顾经济性与环保要求。

关键设计参数

1. 液气比（L/G）：通常8~15 L/m3，影响脱硫效率和能耗。

2. 浆液pH值：控制5.0~5.8（过低腐蚀设备，过高降低反应活性）。

3. 钙硫比（Ca/S）：设计值1.02~1.05，实际运行中需避免过量石灰石浪费。

4. 空塔流速：3~4 m/s，过高易导致雾沫夹带。

对比其他脱硫技术

石灰石-石膏法凭借高效率、低运行成本和副产物资源化优势，仍是燃煤烟气脱硫的首选，尤其适合严苛环保标准下的规?；τ?。

1. 高脱硫效率：
   • 石灰石-石膏法脱硫的脱硫效率通常可以达到95%以上，甚至在某些条件下可以达到99%以上。这使得它能够有效减少烟气中的二氧化硫排放，满足严格的环保标准。
2. 技术成熟：
   • 该技术经过多年的发展和应用，已经非常成熟，设备运行稳定可靠，操作经验丰富。
3. 副产品可利用：
   • 脱硫过程中产生的副产品石膏（CaSO?·2H?O）可以作为建筑材料使用，如生产石膏板、水泥等，具有一定的经济价值。
4. 适应性强：
   • 石灰石-石膏法适用于各种规模的燃煤电厂和工业锅炉，能够处理高硫煤和低硫煤的烟气。
5. 运行成本相对较低：
   • 石灰石作为脱硫剂，资源丰富，价格相对较低。虽然初期投资较大，但长期运行成本相对较低。
6. 系统灵活性高：
   • 该技术可以根据烟气中二氧化硫浓度的变化灵活调整脱硫剂的用量，保持高效的脱硫效果。
7. 环保性能好：
   • 脱硫过程中产生的废水经过处理后可以循环使用，减少了水资源的消耗和环境污染。
8. 广泛的应用经验：
   • 石灰石-石膏法在全球范围内有大量的应用实例，积累了丰富的运行和维护经验。

1.?高效脱硫

• 高脱硫率：可达95%以上，满足严格的排放标准。
• 适应性强：能处理不同含硫量的烟气。

2.?经济性

• 原料成本低：石灰石资源丰富，价格低廉。
• 副产品价值：生成的石膏可用于建材，增加经济效益。

3.?技术成熟

• 广泛应用：技术经过长期验证，运行稳定可靠。
• 操作简便：自动化程度高，易于管理。

4.?环保效益

• 减少排放：显著降低二氧化硫排放，改善空气质量。
• 资源利用：副产品石膏可再利用，减少废弃物。

5.?系统灵活性

• 适应多种规模：适用于不同规模的电厂和工业锅炉。
• 改造方便：现有设备易于改造升级。

6.?政策支持

• 符合法规：满足各国严格的环保要求。
• 政策激励：部分地区提供补贴或税收优惠。

总结

石灰石-石膏法因其高效、经济、技术成熟、环保效益显著以及政策支持，成为脱硫领域的主流技术。

石灰石浆液制备：首先，将石灰石磨成细粉并加水制成浆液。石灰石浆液通过输送泵送入吸收塔中。

烟气与浆液接触：锅炉产生的烟气经过除尘处理后，进入吸收塔。在吸收塔内，烟气与从上而下喷淋的石灰石浆液逆流接触，发生化学反应。烟气中的二氧化硫（SO?）溶解于浆液中，生成亚硫酸钙（CaSO?）和硫酸钙（CaSO?）。

氧化反应：在吸收塔底部或专门的氧化区，通过鼓入空气或氧气，将生成的亚硫酸钙进一步氧化为更稳定的硫酸钙（CaSO?）。这一过程通常需要控制氧化风机的供氧量，以确保反应完全。

石膏生成与分离：反应生成的硫酸钙在吸收塔底部沉降，形成石膏浆液。石膏浆液经过循环泵送回吸收塔顶部继续参与反应，或者通过脱水设备（如旋流器、真空皮带脱水机）进行脱水处理，最终得到干燥的石膏产品。

副产品处理：脱硫过程中产生的石膏可以作为建筑材料使用，或者进行进一步的处理和回收利用。

废水处理：脱硫过程中会产生含有少量污染物的废水，需要通过废水处理系统进行处理，以减少对环境的影响。

整个石灰石石膏法脱硫过程涉及多个环节，包括烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统等，各环节紧密配合，确保高效脱硫并减少环境污染。

技术成熟和可靠性高：石灰石-石膏法是一种非常成熟的烟气脱硫技术，自20世纪80年代以来广泛应用于全球的火电厂中。其技术已经非常成熟，运行可靠性高，设备和技术容易获取。

资源丰富且价格低廉：石灰石作为脱硫剂，来源广泛且价格便宜。石灰石资源丰富，易于运输和保存，这使得石灰石-石膏法在经济上具有很大的优势。

脱硫效率高：石灰石-石膏法的脱硫效率非常高，通?？梢源锏?0%以上，甚至在某些装置中可以超过95%。这种高效率使得该方法能够有效去除烟气中的二氧化硫，满足严格的环保要求。

适应性强：石灰石-石膏法对煤种变化、负荷变化和脱硫率变化具有较强的适应性，特别适用于大容量机组（如200MW及以上）和燃用含硫量较高的煤种。

副产品可利用：脱硫过程中产生的石膏是一种有价值的副产品，可以用于建筑材料或肥料等工业应用，这不仅减少了废物处理的成本，还增加了经济效益。

系统稳定且无氨逃逸问题：石灰石-石膏法系统运行稳定，吸收剂不存在挥发性问题，也无氨逃逸问题，这使得其在实际应用中更加安全可靠。

尽管石灰石-石膏法存在一些缺点，如初期投资和运行成本较高、占地面积大、系统管理复杂等，但其综合优势使其成为目前国内外火电厂烟气脱硫的首选工艺。特别是在内陆电厂或资源丰富的地区，石灰石-石膏法因其经济性和高效性而被广泛采用。

SO₃+H₂0→2H⁺+SO4^2-

CaCO₃+2HCl→CaCl₂+CO₂↑+H₂O

CaCO₃+2HF→CaF₂+CO₂↑+H₂O

石灰石-石膏法脱硫反应是一个比较复杂的反应过程，其中有些副反应有利于反应的进程，有些会阻碍反应的发生，下列反应在设计中应予以重视。

(1)与Mg的反应

浆池中的Mg元素，主要来自于石灰石中的杂质，当石灰石中可溶性Mg含量较高时(以MgCO₃形式存在)，由于MgCO₃活性高于CaCO₃会优先参与反应，对反应的进行是有利的，但过多时会导致浆液中生成大量的可溶性的MgSO₃，使得溶液里SO浓度增加，导致 SO₂吸收化学反应推动力的减小，而导致SO₂吸收的恶化。另一方面浆液中的SO₄^2–增加，会抑制氧化反应的进行，需要增加氧化空气量。因此喷淋塔一般会控制Mg²⁺的浓度，当高于5000mg/L时需要排出废水，此时控制准则不再是Cl^–小于20000mg/L。

(2)与Al的反应

AL主要来源于烟气中的飞灰，可溶解的AL在F^–浓度达到一定条件下，会形成氟化络合物(胶状絮凝物)，包裹在石灰石颗粒表面，形成石灰石溶解闭塞，严重时会导致反应恶化的事故。

(3)与CL的反应

在一个封闭系统或接近封闭系统的状态下，FGD工艺会把吸收液从烟气中吸收溶解的氯化物增加到非常高的浓度。这些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙(主要是氯化钙)溶解钙会妨碍石灰石中碳酸钙的反应，控制CL^–的浓度在12000~20000mg/L是保证反应正常进行的重要因素。

石灰石-石膏法脱硫是目前项目应用非常广泛且效果好的一种工艺。