镁法烟气脱硫技术在燃煤电厂的应用

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韩 双1，宋宝华1，陆诗诣1，韩颖杰1，王卫星1 Zuyao Yang2

(1.六合天融（北京）环保科技有限公司，北京 100085;2.DUCON TECHNOLOGIESINC. NY11735)摘要:以华能辛店电厂氧化镁法烟气脱硫工程为例，介绍了镁法烟气脱硫技术在燃煤电厂中的应用，指出氧化镁烟气脱硫技术适合高硫煤烟气脱硫项目，符合国家循环经济发展要求，对改变我国脱硫行业过于单一地采用石灰石/石膏（钙）法脱硫工艺现状具有现实意义。

关键词:二氧化硫;氧化镁法;烟气脱硫;脱硫副产品;综合利用

中图分类号:X701.3 文献标志码:B 文章编号:1006-5377（2008）06-0056-04

二氧化硫排放是造成大气污染及酸雨不断加剧的主要原因，我国一直高度重视对二氧化硫排放的控制。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出，到2010年，我国二氧化硫排放总量要削减10%。在关注脱硫的同时，国家制定了推动循环经济发展等策略，并加强了对二次污染的控制。国家发改委、国家环保总局联合发布的《现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一五”规划》中提出，“加快烟气脱硫新技术、新工艺的研发和示范试点，推动烟气脱硫副产品综合利用”，“对脱硫关键设备和脱硫副产品综合利用继续给予减免税优惠”等政策。

在这个大环境下，华能集团辛店电厂率先采用了先进的氧化镁法烟气脱硫技术。氧化镁脱硫技术适合高硫煤烟气脱硫项目，符合国家循环经济发展要求，对改善我国脱硫行业过于单一的采用石灰石/石膏（钙）法脱硫工艺现状有重要战略意义。同时由于氧化镁法脱硫的副产品亚硫酸镁的综合利用价值高，可作为肥料原料进行利用，也可以经过煅烧生成氧化镁回用，并同时生成用来制取硫酸的二氧化硫气体，因此是推进循环经济发展的脱硫新技术。

本文对华能辛店电厂2×225MW机组氧化镁法脱硫工程相关情况进行介绍，从而说明氧化镁法烟气脱硫工艺是一种适应中国市场、经济实用并且具有良好市场前景的可推进循环经济发展的脱硫方式。

1 工程概述

华能辛店电厂二期2×225MW（3＃和4＃）机组氧化镁法烟气脱硫工程是目前为止国内最大的镁法脱硫工程。截至2007年10月29日，3、4＃机组全烟气168小时试运行已经全部结束。试运行非常成功，脱硫效率最高达99％。该项目最突出的特点是脱硫副产物亚硫酸镁可煅烧为氧化镁和SO2富气。其中，SO2富气可制成重要的工业原料硫酸，氧化镁可做为脱硫剂在脱硫系统内重复使用，从而大大提高了脱硫剂的利用率，使得脱硫剂的补充量仅为常规用量的10%～15％。同时，也避免了因抛弃脱硫副产物带来的二次污染。氧化镁-亚硫酸镁-硫酸-氧化镁的工艺模式，符合国家提倡的循环经济政策。

2 氧化镁法烟气脱硫基本原理

所谓氧化镁法，就是利用碱土金属元素镁的氧化

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物、氢氧化物作为SO2的吸收剂的净化处理工艺。工艺流程见下图：

出的固体含量为15%的吸收液，固液分离后进行干燥，除去结晶水，得到MgSO3、MgSO4、MgO和惰性组分（如飞灰）的混合物。由干燥过程排出的尾气需通过旋风除尘器捕集夹带的固体颗粒。去除了固体颗粒的气体再通过风机返回吸收塔与烟气混合处理。

（4）氧化镁再生：将干燥后的MgSO3和MgSO4煅烧分解，重新得到MgO，同时放出SO2。

MgSO3=MgO+SO2↑ C+1/2O2→CO

MgSO4+CO=MgO+SO2↑+CO2↑

氧化镁法工艺流程图3 辛店氧化镁法烟气脱硫工程基本设计条件

3.1 煤质资料（见表1）

表1 辛店氧化镁法脱硫工程煤成分

特性指标收到基碳（Car）收到基氢（ Har）收到基氧（Oar）收到基氮（Nar）收到基全硫（St,ar）全水分（Mt）收到基灰分（Aar）空气干燥基水分（Mad）干燥无灰基挥发分（Vdaf）收到基低位发热量（Qnet,ar）

可磨系数（HGI） 灰变形温度（DT）

单位%%%%%%%%%MJ/kg—℃℃℃

设计煤种56.562.732.450.801.327.129.041.3219.6121.4375130013501420

校核煤种51.142.491.730.891.828.533.431.8915.4719.5270126013101370

系统主要由制浆部分、预洗涤塔、主吸收塔和氧化镁再生系统组成。来自除尘器的烟气经过升压后进入预洗涤塔，去除HCl、HF和飞灰，以避免杂质影响再生氧化镁的纯度。烟气从预洗涤塔出来经一级除雾器后直接进入主吸收塔，在主吸收塔内进行SO2的脱除。吸收剂由制浆系统制成脱硫剂浆液打入主吸收塔，吸收塔内的浆液排至亚硫酸镁干燥系统，在这个系统里可再生出氧化镁，回收到脱硫系统。氧化镁再生过程产生的SO2富气可用于制硫酸。这样不但可降低吸收剂成本，同时生产硫酸还可产生经济效益。

镁法脱硫工艺在日本和美国已分别有多台机组运行业绩。该工艺适用于各种含硫量煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95％以上。氧化镁粉作为吸收剂能更有效地去除烟气中的SO2，无结垢问题，并且氧化镁法脱硫工艺对脱硫剂的质量要求没有石灰石/石膏法高，液气比相对石灰石可减少2/3左右。循环泵的电能消耗可大大降低。

氧化镁法的化学反应过程如下：

（1）氧化镁浆液的制备：氧化镁原料粉和工艺水按照比例混合在一起，制成一定浓度的氢氧化镁浆液。

MgO+ H2O→Mg(OH)2

（2）SO2的吸收：氢氧化镁浆液送入主吸收塔，浆液自上而下与烟气中的SO2进行逆向接触反应。

Mg(OH)2+SO2＋xH2O→MgSO3·(x+1)H2OMgSO3+1/2O2→MgSO4

以上仅为吸收塔内发生的主要化学反应，吸收塔内实际存在50多种化学反应。

（3）后处理：主吸收塔排出的溶液经离心分离机分离后，再经回转干燥窑干燥，分离干燥从吸收塔中排

灰熔化温度（FT）

灰软化温度（ST）

3.2 烟气脱硫系统入口烟气参数（见表2）

表2 烟气脱硫系统入口烟气参数

锅炉BMCR（锅炉最大连续蒸发量）工况

3

（mg/Nm）

3027196885721

项目SO2烟尘SO3HClHF

3.3 设计要求

（1）烟气脱硫系统按一炉一塔方案设计，脱硫效率不小于95％；

（2）脱硫副产品综合处理后作为脱硫剂回用于脱

硫系统；

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（3）烟气脱硫系统整套装置的可用率大于95%；（4）使用寿命至少30年。

经除雾器除去水雾后通过烟道、烟囱排入大气。在烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超温和FGD装置因故障停运时，烟气通过旁路挡板经烟囱排放。

该工程无增压风机，采用改造锅炉引风机的方法来克服脱硫系统阻力。不设气-气换热器，烟气以湿态排放。

（3）SO2吸收系统

脱硫剂氢氧化镁浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷淋系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，主要生成亚硫酸镁。吸收塔浆液排出泵将脱硫副产物浆液从吸收塔送到脱硫副产物脱水系统。

该工程的最大特点之一是设置了预处理装置。设置预处理装置的主要目的是去除烟气中的烟尘、气体杂质和降低烟气温度，从而提高脱硫副产品的品质，保证副产品的综合利用。

整个系统可适应锅炉负荷的变化。脱硫后的烟气夹带的液滴由吸收塔出口的除雾器收集，从而使净烟气的液滴含量不超过保证值。

SO2吸收系统包括：预处理装置、主吸收塔、吸收塔浆液循环及搅拌装置、脱硫废液排出装置、烟气除雾及辅助的放空、排空设施等。

该工程共设两座吸收塔，吸收塔塔内件及除雾器均采用进口产品。除雾器安装在吸收塔出口水平烟道上。每个吸收塔对应两台循环泵，循环泵按照单元制设置（每台循环泵对应一层喷嘴）。吸收塔液气比小于石灰石/石膏法相应液气比的1/2。

（4）排空系统

FGD岛内设置一个两台炉公用的事故浆液池，事故浆液池的容量可满足一个吸收塔检修排空和其它浆液排空的要求。事故贮浆系统能在10h内将一个吸收塔放空，也能在10h内将浆液再送回到吸收塔。

每个吸收塔对应一个排水坑及相应的搅拌器和泵。制浆区和脱水区各设一个排水坑及相应的搅拌器和泵。

（5）脱硫副产物脱水系统

吸收塔内的脱硫浆液通过浆液排出泵送入离心脱水机，经离心脱水机浓缩后的脱硫副产物输送至热空气干燥旋风筒，干燥旋风筒出口处含水量约10%的副产品利用皮带送至副产物储存室。

该工程设一套脱硫副产物脱水系统，由三台离心脱水机和输送皮带组成，每台离心脱水机的容量为对应一

4 辛店氧化镁法烟气脱硫工程设计方案

4.1 工艺系统设计原则

（1）脱硫工艺采用湿式氧化镁法；

（2）脱硫装置采用一炉一塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为一台锅炉100%BMCR工况时的烟气量，脱硫剂氢氧化镁浆液制备和脱硫副产物处理装置为脱硫系统公用。脱硫效率按不小于95%设计；

（3）脱硫系统设置100%烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情况下都不影响发电机组的安全运行；

（4）脱硫剂制浆方式采用厂外购买200目、含量为85%的氧化镁粉成品，通过输送系统送至脱硫剂制浆系统；

（5）控制脱硫副产物脱水后的含水率，为综合利用提供条件；

（6）脱硫设备年可利用时间按7500h考虑。4.2 烟气脱硫系统组成

烟气脱硫系统主要由脱硫剂氢氧化镁浆液制备系统、烟气系统、烟气预处理系统、SO2吸收系统、吸收塔排空系统、脱硫副产物浆液输送和脱水系统、工业水系统、废水处理系统、杂用和仪用压缩空气系统等组成。

（1）脱硫剂制备与供给系统

脱硫剂制备与供给系统为公用系统。200目氧化镁粉从矿山由汽车运输直接运送到厂内，通过气力输送系统将氧化镁粉送至一个氧化镁粉仓，在粉仓下部分出两个出口，氧化镁粉经过混合罐混合后进入氢氧化镁浆液罐，脱硫剂在制浆罐内按一定比例加水并搅拌配制成一定浓度的氢氧化镁脱硫剂浆液，而后再由供给泵送入主吸收塔。

两台炉设一个粉仓、对应的熟化罐和制浆罐。氧化镁粉仓设计有除尘通风系统，氧化镁粉仓的容量按两台锅炉在机组燃用校核煤种时BMCR工况运行5天（每天按24小时计）的脱硫剂耗量设计。氧化镁混合罐、氢氧化镁供给罐内各设一台搅拌器，其设计和布置能保证浆液浓度均匀并可防止浆液沉降结块。

（2）烟气系统

从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气通过吸收塔前烟气预处理装置进行降温、除尘、除杂后（并配有相应的监测系统）汇进入吸收塔，在吸收塔内脱硫净化，

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台机组BMCR工况下燃用设计煤种时副产品的产出量。设置两台热空气干燥旋风筒。

副产品脱水系统可灵活接收两个脱硫塔排出的浆液，离心排稀浆液可灵活返回脱硫塔。管路的管材耐磨耐腐蚀。

热空气干燥旋风筒的原理是：接收从离心机出口含表液25%～30%的亚硫酸镁混合物，鼓入从锅炉空预器引出的少量热空气，对亚硫酸镁混合物进行干燥，使亚硫酸镁混合物含表液量降低到约10%。

（6）工艺水及废水处理系统

从电厂循环水供水系统引接至脱硫工艺水箱，为脱硫工艺系统提供工艺用水，用于制备浆液和设备冲洗及烟气降温蒸发耗水等。

废水处理系统采用中和→反应→沉淀→过滤的处理工艺。

（7）压缩空气系统

压缩空气系统气源由单独设立的脱硫空压机站提供。系统包括完成功能需要的全部设备、阀门和管道。

的工艺已逐步开始投运。

6 总结

（1）在华能集团辛店电厂的顺利投运以及良好的运行情况，证明了镁法烟气脱硫技术具有技术成熟可靠、脱硫剂利用率高、脱硫效率高、运行稳定、运行费用低、无结垢堵塞现象等优点。

（2）辛店电厂烟气脱硫项目属脱硫改造工程，电厂原有脱硫场地非常有限，该工程的成功表明了镁法烟气脱硫技术具有系统规模小、占地面积少的特点。

（3）镁法烟气脱硫技术运营成本较低，副产品综合利用价值高，在解决了脱硫剂循环后，以全新的变废为宝方式，解决了一部分硫的来源，在环保的同时，通过副产品创造价值降低了脱硫运营成本，形成了较科学的副产品产业链，适合高硫煤烟气脱硫项目。

（4）我国氧化镁资源丰富，镁法烟气脱硫技术为氧化镁法脱硫提供了优越的前提条件。脱硫产物可综合利用，不产生二次污染，适合我国国情，符合国家发展循环经济的要求。

5 辛店氧化镁法烟气脱硫工程投运情况

华能辛店电厂镁法脱硫工程如期竣工并一次性顺利通过168小时试运行。脱硫效率大于95％，最高达99％。脱硫系统运行稳定，厂用电率小于1%。同时脱硫副产品的品质合格，受到华能集团、辛店电厂及监理单位的好评。

另外，脱硫副产物亚硫酸镁煅烧出来的MgO活性高于直接购买的MgO原料，并且煅烧出来的SO2富气制硫酸

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Application of Magnesium Process of FGD Technology in Coal- red Power Plant

HAN Shuang1, SONG Bao-hua1, LU Shi-yi1, HAN Ying-jie1, WANG Wei-xing1, Zuyao Yang2 (1.Hope & Talroad (Beijing) Environmental Technology Co., Ltd, Beijing 100085, China;

2.DUCON TECHNOLOGIESINC. NY11735)

Abstract: By takes magnesium oxide process of FGD in Huaneng Xindian power plant as an example, the paper presents the application of magnesium process of FGD technology in coal- red power plant, pointing out that magnesium oxide process of FGD technology is adapted to FGD project with high sulfur coal, accords with the development require-ment of circular economy. It bears the real signi cance in improvement of limestone/gypsum process of FGD technology in desulphurization industry.

Keywords: SO2; magnesium oxide process; FGD; byproduct of desulphurization; comprehensive utilization

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d03j.html