锅炉烟气镁法脱硫工程实施与研究
1.前言
酸雨是当今世界三大环境问题之一。由于燃料燃烧产生的烟气中SO2是形成酸雨的主要原因，世界各国都把烟气脱硫作为控制SO2污染、防治酸雨危害的主要技术手段。随着工业持续快速地发展，我国因SO2排放造成的环境污染问题日益突出，西南、华南等地出现大面积的酸雨，已成为继北美、欧洲之后的世界第三大酸雨区。为控制以SO2排放为主造成的酸雨污染的恶化趋势，我国新的大气污染防治法已颁布，二氧化硫排放收费制全面推行，研究、开发、推广应用各种脱硫技术已势在必行。
火电厂烟气脱硫方法多种多样，其中湿法烟气脱硫技术具有较高的脱硫效率，国际上已在火电厂中得到普遍应用。烟气脱硫技术按吸收剂的不同分为钙法脱硫、镁法脱硫和氨法脱硫等；已在实践中成熟可靠的湿法烟气脱硫技术主要包括湿式石灰石/石膏法、湿式镁法等。这些方法各有特色，均可获得90%以上的脱硫效率
2.项目介绍
山东滨化热力有限责任公司位于山东省滨州市东郊，隶属于山东滨化集团，其2×240t/h锅炉烟气脱硫工程由六合天融（北京）环保科技有限公司和韩国SeoulSharp脱硫公司联合总承包，合同范围为引风机出口至烟囱入口脱硫界区内的所有设计、施工、安装、调试及性能验收。
该工程是目前中国最大的镁法烟气脱硫项目，于2004年签订合同，采用先进的湿式镁法脱硫技术，两炉一塔设计，应用基含硫量2.2%，来源为新泰韩庄煤矿及河北、山西等煤矿。年总耗煤量约为59.2～64万吨，满负荷烟气量约为600000Nm3/h。目前该工程已经与2005年顺利通过验收，投产运行。
3.镁法脱硫工艺流程
整个烟气脱硫系统主要分为六个子系统：吸收剂制备系统，烟气系统，SO2吸收系统，工艺水系统，电气仪表控制系统，副产品回收系统。具体工艺流程如图1所示。
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3.1氢氧化镁浆液制备系统
将氧化镁粉末运到氧化镁仓库储藏，使用时投入到稀释罐，稀释后的浆液泵到熟成罐进行熟化，同时用工艺水将其调整为一定浓度后输送到设置有搅拌装置的浆液储藏罐。根据烟气中二氧化硫浓度变化、脱硫指标及氧化池和集水池的pH变化，自动调节吸收剂注入量，通过浆液输送泵输送到集水池和氧化池。
3.2烟气系统
从引风机后端引入的烟气，在脱硫设备的文丘里塔中进行预处理后进入吸收塔。脱硫设备入口烟道设置两个双百叶挡板门，有效适应各个锅炉的启动。从脱硫设备排出的烟气通过烟囱排放。在引风机出口烟道上设置旁路双百叶挡板门，当锅炉启动和烟气脱硫装置发生故障，脱硫设备停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
3.3SO2吸收系统
高温烟气向下流入到文丘里塔进行降温、除尘等预处理，与同方向喷淋的水在小面积内气/液充分接触反应。烟气再进入吸收塔，与喷淋出的浆液充分反应，吸收烟气中的二氧化硫，脱硫废水进入集水池。氧化风机向集水池强制送风，在进行氧化的同时，使吸收剂充分混合，防止固体物质沉积。循环泵将集水池中的脱硫浆液打入吸收塔进行喷淋，脱硫浆液回流入集水池。电除雾器进一步去除剩余的水分、二氧化硫、微细粉尘、少量HCl和HF、SO3等其它有害物质。
3.4工艺水系统
工艺水的用途：
·蒸发用水；
·吸收剂制备用水；
·设备及管路冲洗水；
·其他补充用水。
3.5电气仪表控制系统
脱硫控制系统采用DCS系统，并上传至电厂中控室。整个系统实现完全自动控制。
3.6副产品回收系统
我公司设计了两种脱硫副产品回收利用工艺，第一种是七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）肥料生产工艺，另一种是氧化镁回用生产工艺。
七水硫酸镁生产工艺是脱硫污水经脱杂设备去除杂质之后，硫酸镁溶液经浓缩设备结晶出七水硫酸镁。从脱杂设备产出的硫酸镁（MgSO4）溶液透明，无粘性，温度为35~40℃，杂质含量为30mg/L以下。此溶液输送到浓缩设备，脱水生成MgSO4·7H2O晶体。回收的七水硫酸镁经干燥后包装储存。脱除的水输送到脱硫系统循环使用。
氧化镁回用生产工艺是脱硫浆液经离心脱水、干燥设备提取出亚硫酸镁（MgSO3），经过处理后再经煅烧制得氧化镁（MgO）和二氧化硫（SO2），氧化镁回用到脱硫系统中，二氧化硫气体经过富集制取硫酸。
4、氢氧化镁浆液制备系统
将氧化镁粉末运到氧化镁仓库储藏，使用时投入到稀释罐，稀释后的浆液泵到熟成罐进行熟化，同时用工艺水将其调整为一定浓度后输送到设置有搅拌装置的浆液储藏罐。根据烟气中二氧化硫浓度变化、脱硫指标及氧化池和集水池的pH变化，自动调节吸收剂注入量，通过浆液输送泵输送到集水池和氧化池。
4.1烟气系统
从引风机后端引入的烟气，在脱硫设备的文丘里塔中进行预处理后进入吸收塔。脱硫设备入口烟道设置两个双百叶挡板门，有效适应各个锅炉的启动。从脱硫设备排出的烟气通过烟囱排放。在引风机出口烟道上设置旁路双百叶挡板门，当锅炉启动和烟气脱硫装置发生故障，脱硫设备停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
4.2SO2吸收系统
高温烟气向下流入到文丘里塔进行降温、除尘等预处理，与同方向喷淋的水在小面积内气/液充分接触反应。烟气再进入吸收塔，与喷淋出的浆液充分反应，吸收烟气中的二氧化硫，脱硫废水进入集水池。氧化风机向集水池强制送风，在进行氧化的同时，使吸收剂充分混合，防止固体物质沉积。循环泵将集水池中的脱硫浆液打入吸收塔进行喷淋，脱硫浆液回流入集水池。电除雾器进一步去除剩余的水分、二氧化硫、微细粉尘、少量HCl和HF、SO3等其它有害物质。
4.3工艺水系统
工艺水的用途：
·蒸发用水；
·吸收剂制备用水；
·设备及管路冲洗水；
·其他补充用水。
4.4电气仪表控制系统
脱硫控制系统采用DCS系统，并上传至电厂中控室。整个系统实现完全自动控制。
4.5副产品回收系统
我公司设计了两种脱硫副产品回收利用工艺，第一种是七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）肥料生产工艺，另一种是氧化镁回用生产工艺。
七水硫酸镁生产工艺是脱硫污水经脱杂设备去除杂质之后，硫酸镁溶液经浓缩设备结晶出七水硫酸镁。从脱杂设备产出的硫酸镁（MgSO4）溶液透明，无粘性，温度为35~40℃，杂质含量为30mg/L以下。此溶液输送到浓缩设备，脱水生成MgSO4·7H2O晶体。回收的七水硫酸镁经干燥后包装储存。脱除的水输送到脱硫系统循环使用。
氧化镁回用生产工艺是脱硫浆液经离心脱水、干燥设备提取出亚硫酸镁（MgSO3），经过处理后再经煅烧制得氧化镁（MgO）和二氧化硫（SO2），氧化镁回用到脱硫系统中，二氧化硫气体经过富集制取硫酸。
图2.脱硫系统性能测试曲线
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5.脱硫工艺对比及本公司技术特点
与石灰石-石膏法烟气脱硫工艺相比，湿式镁法烟气脱硫工艺有以下特点：
（1）氧化镁是碳酸镁煅烧后的产物，价格相对低廉，用氧化镁制成的产物是仅次于石灰的廉价碱；
（2）氢氧化镁比碳酸钙与二氧化硫反应速度快，吸收率较高；
（3）氧化镁法脱硫工艺的系统(包括吸收塔、循环浆量、工艺系统等)比石灰石/石膏法规模小，吸收剂用量少，设备占地面积小，投资费用相对较低；
（4）镁法脱硫工艺具有运行稳定可靠，不易堵塞的特点；
（5）在抛弃法中，其废水主要含MgSO3和MgSO4，经处理后可排放。若采用回收法，副产品可回收利用，产生可观的经济效益。
石灰石/石膏法与氧化镁法脱硫工艺比较的相关数据见下表
表1 石灰石/石膏法与氧化镁法脱硫工艺的比较
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该设备与传统设备相比具有以下优点：
(1)脱硫主体设备投资费用减少10%以上；
(2)脱硫剂资源丰富、耗量低；
(3)运行费用低，脱除单位重量的SO2费用低；
(4)不产生二次污染，脱硫副产品实现循环使用或生成高效益肥料；
(5)脱硫效率高于95%；
(6)系统占地面积小；
(7)适用性强，适用范围大；
(8)优化了PH值、液/气比、镁/硫比、氧化空气量、浆液浓度、烟气流速等性能参数，保证FGD系统连续、稳定、经济地运行。
6.结语
随着国家相应环保政策的出台，对火电厂烟气治理的要求日益严格，随之而来的是多种多样的脱硫工艺。镁法脱硫技术以其投资小、运行费用低、环保效益好、可回收副产品和产生一定的经济效益等特点，正越来越受到人们的关注，也将占据越来越大的脱硫市场。在国家大力倡导循环经济的今天，只有做到真正的副产品综合循环利用，才能真正的做到保护和关爱环境，从而为国家的可持续发展作出环保人的贡献。
参考文献：
[1]朱彤,刘延令,杨剑等.湿式镁法烟气脱硫的技术研究.第三届全国脱硫工程技术研讨会论文集,2004年10月.
[2]许涛,张岗,王爱军.大型燃煤发电厂锅炉烟气脱硫技术.湖北电力,2003,Vol.27NO.1.
[3]李建枢.火电厂烟气脱硫工艺的选择.广西电力工程.1996,(3).
[4]马驰,杨天正,煤炭燃烧及脱硫技术的优选与预测,煤化工,1989,48(3);13~20.
[5]ProcessforDesulphurisationofaSulphurDioxide-containingGasSteam.EUROPEANPATENTAPPLICATION.Applicationnumber:89107811.5
[6]SulfurDioxideRemovalProcesswithGypsumandMagnesiumHydroxideProduction.EUROPEANPATENTAPPLICATION.Applicationnumber:91113699.2
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