目前脫硫市場(chǎng)上應(yīng)用較為成熟的煙氣脫硫技術(shù)有20多種，各種不同的脫硫方式都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此在選擇脫硫工藝時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)統(tǒng)籌考慮。其中氧化鎂法濕式煙氣脫硫技術(shù)就是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用并且具有良好市場(chǎng)前景的一種脫硫方式。

一、氧化鎂脫硫工藝的技術(shù)特點(diǎn)

1、技術(shù)成熟

氧化鎂脫硫技術(shù)是一種成熟度僅次于鈣法的脫硫工藝，氧化鎂脫硫工藝在世界各地都有非常多的應(yīng)用業(yè)績(jī)，其中在日本已經(jīng)應(yīng)用了100多個(gè)項(xiàng)目，臺(tái)灣的電站95%是用氧化鎂法，另外在美國(guó)、德國(guó)等地都已經(jīng)應(yīng)用，并且目前在我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)有了應(yīng)用的業(yè)績(jī)。

2、原料來(lái)源充足

在我國(guó)氧化鎂的儲(chǔ)量十分可觀，目前已探明的氧化鎂儲(chǔ)藏量約為160億噸,占全世界的80%左右。其資源主要分布在遼寧、山東、四川、河北等省，其中遼寧占總量的84.7%，其次是山東萊州，占總量的10%，其它主要是在河北邢臺(tái)大河，四川干洛巖岱、漢源，甘肅肅北、別蓋等地。因此氧化鎂完全能夠作為脫硫劑應(yīng)用于電廠的脫硫系統(tǒng)中去。

3、脫硫效率高

在化學(xué)反應(yīng)活性方面氧化鎂要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鈣基脫硫劑，并且由于氧化鎂的分子量較碳酸鈣和氧化鈣都比較小。因此其它條件相同的情況下氧化鎂的脫硫效率要高于鈣法的脫硫效率。一般情況下氧化鎂的脫硫效率可達(dá)到95~98%以上，而石灰石/石膏法的脫硫效率僅達(dá)到90~95%左右。

4、投資費(fèi)用少

由于氧化鎂作為脫硫本身有其獨(dú)特的優(yōu)越性，因此在吸收塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、循環(huán)漿液量的大小、系統(tǒng)的整體規(guī)模、設(shè)備的功率都可以相應(yīng)較小，這樣一來(lái)，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的投資費(fèi)用可以降低20%以上。

5、運(yùn)行費(fèi)用低

決定脫硫系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的主要因素是脫硫劑的消耗費(fèi)用和水電汽的消耗費(fèi)用。氧化鎂的價(jià)格比氧化鈣的價(jià)格高一些，但是脫除同樣的SO₂氧化鎂的用量是碳酸鈣的40%；水電汽等動(dòng)力消耗方面，液氣比是一個(gè)十分重要的因素，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的脫硫效率以及系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)石灰石石膏系統(tǒng)而言，液氣比一般都在15L/m3以上，而氧化鎂在5 L/m³以下，這樣氧化鎂法脫硫工藝就能節(jié)省很大一部分費(fèi)用。同時(shí)氧化鎂法副產(chǎn)物的出售又能抵消很大一部分費(fèi)用。

6、運(yùn)行可靠

鎂法脫硫相對(duì)于鈣法的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生設(shè)備結(jié)垢堵塞問(wèn)題，能保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)能夠安全有效的運(yùn)行，同時(shí)鎂法PH值控制在6.0~6.5之間，在這種條件下設(shè)備腐蝕問(wèn)題也得到了一定程度的解決�？偟膩�(lái)說(shuō)，鎂法脫硫在實(shí)際工程中的安全性能擁有非常有力的保證。

7、綜合效益高

由于鎂法脫硫的反應(yīng)產(chǎn)物是亞硫酸鎂和硫酸鎂，綜合利用價(jià)值很高。一方面我們可以進(jìn)行強(qiáng)制氧化全部生成硫酸鎂，然后再經(jīng)過(guò)濃縮、提純生成七水硫酸鎂進(jìn)行出售，另一方面也可以直接煅燒生成純度較高二氧化硫氣體來(lái)制硫酸。

8、副產(chǎn)物利用前景廣闊

我們知道硫酸被稱為“化學(xué)工業(yè)之母”，二氧化硫是生產(chǎn)硫酸的原料。我國(guó)是一個(gè)硫資源相對(duì)缺乏的國(guó)家，硫磺的年進(jìn)口量超過(guò)500萬(wàn)噸，折合二氧化硫750萬(wàn)噸。另外硫酸鎂在食品、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等很多方面應(yīng)用都比較廣，市場(chǎng)需求量也比較大。鎂法脫硫充分利用了現(xiàn)有資源，推動(dòng)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

9、無(wú)二次污染

常見(jiàn)的濕法脫硫工藝?yán)锩�，不可避免的存在著二次污染的�?wèn)題。對(duì)于氧化鎂脫硫技術(shù)而言，對(duì)于后續(xù)處理較為完善，對(duì)SO₂進(jìn)行再生，解決了二次污染的問(wèn)題。

二、氧化鎂法脫硫的反應(yīng)機(jī)理

氧化鎂的脫硫機(jī)理與氧化鈣的脫硫機(jī)理相似，都是堿性氧化物與水反應(yīng)生成氫氧化物，再與二氧化硫溶于水生成的亞硫酸溶液進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，氧化鎂反應(yīng)生成的亞硫酸鎂和硫酸鎂再經(jīng)過(guò)回收SO₂后進(jìn)行重復(fù)利用或者將其強(qiáng)制氧化全部轉(zhuǎn)化成硫酸鹽制成七水硫酸鎂。

脫硫過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

MgO ＋ H₂O = Mg(OH)₂

Mg(OH)₂ ＋ SO₂ =MgSO₃ ＋H₂O

MgSO₃＋H₂O+SO₂ = Mg(HSO₃)₂

MgSO₃＋1/2O₂ = MgSO₄

氧化鎂再生階段發(fā)生的主要反應(yīng)有：

MgSO₃ →MgO＋SO₂

MgSO₄→MgO＋SO₃

Mg(HSO₃)₂→MgO＋H₂O＋2SO₂

SO₂＋1/2O₂→SO₃

SO₃＋H₂O→H₂SO₄

當(dāng)對(duì)副產(chǎn)物進(jìn)行強(qiáng)制氧化制MgSO₄·7H₂O出售時(shí)：

MgSO₃＋1/2O₂→MgSO₄

MgSO₄＋7H₂O→MgSO₄·7H₂O

三、氧化鎂法脫硫工藝的流程簡(jiǎn)介

目前已經(jīng)商業(yè)化運(yùn)行的濕法脫硫工藝中氧化鎂脫硫技術(shù)是一種前景較好的脫硫技術(shù)，該工藝較為成熟，投資少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性能好，并且能夠減少二次污染，脫硫劑循環(huán)利用，降低了脫硫成本，能夠帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。相對(duì)于鈣法脫硫而言，避免了簡(jiǎn)易濕法存在著的一系列的問(wèn)題，比如管路堵塞、煙溫過(guò)低、煙氣帶水和存在二次水污染等等；同時(shí)與較為完整的石灰石/石膏法，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低，投資額大幅減小，綜合經(jīng)濟(jì)效益得到很大的提高。鎂法的整個(gè)工藝流程可以分為副產(chǎn)品制硫酸和制七水硫酸鎂兩種，以下分別將工藝敘述以下：

（一）制硫酸

從鍋爐出來(lái)的煙氣煙溫大都在140℃以上，里面含有大量的二氧化碳、灰塵和二氧化硫，同時(shí)也包括氫氟酸、氫氯酸和三氧化硫等酸性氣體。煙氣首先進(jìn)入除塵系統(tǒng)，通過(guò)靜電除塵器或者布袋除塵器將99%以上的灰塵收集下來(lái)作為建筑材料出售給水泥廠等相關(guān)企業(yè)，既能增加企業(yè)收益又能避免因?yàn)閴m粒而堵塞噴頭降低脫硫效率。

經(jīng)除塵后的煙氣從脫硫塔底部進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔，在脫硫塔煙氣入口處設(shè)有噴水降溫的裝置，將煙氣的溫度降到比較適于SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在煙氣進(jìn)口上方裝有一層旋流板，目的是減緩煙氣流速增加反應(yīng)時(shí)間以及達(dá)到煙氣在塔內(nèi)均勻分布的效果。在旋流板的上面有三層噴頭不斷的噴淋脫硫劑漿液，與從下而上的煙氣進(jìn)行逆向接觸，充分的進(jìn)行反應(yīng)。為了減少設(shè)備的結(jié)構(gòu)堵塞問(wèn)題以及減小塔內(nèi)壓力損失過(guò)大保證煙氣暢通，塔體內(nèi)不設(shè)任何支撐或檢修架。經(jīng)洗滌后的煙氣濕度比較大，需要對(duì)它進(jìn)行脫水處理，一般是在吸收塔內(nèi)噴淋層的上方安裝兩層除霧器。同時(shí)在除霧器的上面又安裝了自動(dòng)工藝水沖洗系統(tǒng)以便及時(shí)處理運(yùn)行一段時(shí)間后除霧器上面的積灰。

從脫硫塔內(nèi)出來(lái)的煙氣溫度一般在55~60℃左右，并且煙氣中仍含有少許水分，直接排放容易造成風(fēng)機(jī)帶水腐蝕風(fēng)機(jī)葉片和煙囪。因此，在風(fēng)機(jī)前面通過(guò)加熱將煙氣溫度提高后再進(jìn)行排放，這樣就能避免風(fēng)機(jī)的煙囪的腐蝕。

為了保證在脫硫塔內(nèi)設(shè)備檢修時(shí)不影響鍋爐的正常運(yùn)行，增加一旁路系統(tǒng)，通過(guò)擋板門控制煙氣的走向，用于保護(hù)脫硫系統(tǒng)，同時(shí)也不會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生任何不利的影響。

對(duì)于氧化鎂來(lái)說(shuō)，在吸收塔內(nèi)與二氧化硫反應(yīng)后變成亞硫酸鎂，部分被煙氣中的氧氣氧化變成硫酸鎂。混合漿液通過(guò)脫水和干燥工序除去固體的表面水分和結(jié)晶水。

干燥后的亞硫酸鎂和硫酸鎂經(jīng)再生工序內(nèi)對(duì)其焙燒，使其分解，可得到氧化鎂，同時(shí)析出二氧化硫。焙燒的溫度對(duì)氧化鎂的性質(zhì)影響很大，適合氧化鎂再生的焙燒溫度為660~870℃。當(dāng)溫度超過(guò)1200℃時(shí)，氧化鎂就會(huì)被燒結(jié)，不能再作為脫硫劑使用。
焙燒爐排氣中的二氧化硫濃度為10~16%，經(jīng)除塵后可以用于制造硫酸，再生后的氧化鎂重新循環(huán)用于脫硫。

1、煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)是指包括預(yù)除塵器、旁路、煙氣升溫裝置和煙囪在內(nèi)的若干處理煙氣的體系。
在該系統(tǒng)內(nèi)煙氣經(jīng)過(guò)除塵降溫處理將從鍋爐出來(lái)的煙氣調(diào)整到比較適宜的反應(yīng)條件，同時(shí)在設(shè)備出現(xiàn)故障或系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)煙氣可從旁路通過(guò)，保證整個(gè)電廠系統(tǒng)的正常運(yùn)行，煙氣升溫的目的是為了降低煙氣的含水率，利于從煙囪排出的煙氣能夠盡快擴(kuò)散。

2、漿液制備系統(tǒng)
外購(gòu)氧化鎂粒徑如果符合脫硫要求，不需要粉碎可以直接進(jìn)入消化裝置制成濃度在15~25%的漿液，然后通過(guò)漿液輸送泵送至吸收塔內(nèi)，完成脫硫目的。

3、SO₂吸收系統(tǒng)

吸收塔是SO₂吸收的主要場(chǎng)所，材質(zhì)大都采用普通鋼結(jié)構(gòu)另加防腐層，塔底是漿液池，塔的中間是噴淋層，上面是除霧器。漿液在塔內(nèi)不斷的進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)漿液濃度達(dá)到一定的程度時(shí)就通過(guò)漿液輸出泵排到漿液處理系統(tǒng)中去。

4、漿液處理系統(tǒng)

從吸收塔內(nèi)出來(lái)的漿液主要是亞硫酸鎂和硫酸鎂溶液，在要求對(duì)氧化鎂再生時(shí)首先應(yīng)該將溶液提純，然后進(jìn)行濃縮、干燥，干燥后的亞硫酸鎂在850℃下，存在碳的情況下煅燒重新生成氧化鎂和二氧化硫，煅燒生成的氧化鎂再返回吸收系統(tǒng)，收集到純度較高的二氧化硫氣體被送入硫酸裝置制硫酸。

（二）制七水硫酸鎂

該工藝與上述工藝相差不大，只是在脫硫劑漿液的處理方式上有所不同。在脫硫塔內(nèi)二氧化硫和氫氧化鎂反應(yīng)之后生成的亞硫酸鎂進(jìn)入吸收塔底漿液池，由鼓風(fēng)機(jī)往漿液池強(qiáng)制送風(fēng)，氧化成硫酸鎂。含硫酸鎂的水連續(xù)循環(huán)使用于脫硫過(guò)程，當(dāng)循環(huán)水中硫酸鎂濃度達(dá)到一定條件后由泵打入集水池內(nèi)，接著送至硫酸鎂脫雜系統(tǒng)。脫硫污水經(jīng)脫雜設(shè)備去除雜質(zhì)之后，硫酸鎂溶液經(jīng)濃縮設(shè)備結(jié)晶出七水硫酸鎂�；厥盏钠咚蛩徭V經(jīng)干燥后包裝貯倉(cāng)，水從七水硫酸鎂（ MgSO₄·7H₂O）分離回收后輸送到脫硫塔循環(huán)使用。
與上一過(guò)程相比，所不同的地方主要是

1、吸收系統(tǒng)

為了提高硫酸鎂的純度在吸收塔的漿液槽內(nèi)需要加強(qiáng)制氧化，因此吸收塔的結(jié)構(gòu)與再生氧化鎂的塔體結(jié)構(gòu)就有所不同，氧化的同時(shí)需要不停的攪拌，動(dòng)力消耗也會(huì)相應(yīng)提高。

2、增加了除雜系統(tǒng)

在吸收塔出來(lái)的漿液含有很多雜質(zhì)，會(huì)影響硫酸鎂的品質(zhì)，因此需要增加除雜系統(tǒng)對(duì)硫酸鎂溶液進(jìn)行提純。

3、濃縮系統(tǒng)

提純后的硫酸鎂溶液需要進(jìn)行濃縮，將溶液制成高濃度的濃溶液，然后再除去多余的水分將硫酸鎂溶液轉(zhuǎn)化成帶七個(gè)結(jié)晶水的硫酸鎂，最后可以根據(jù)用戶的不同要求選擇不同的包裝方式進(jìn)行成品處理就可以了。

(三)拋棄法

很多情況下，用戶企業(yè)自身的實(shí)際情況不允許對(duì)脫硫副產(chǎn)物進(jìn)行處理，尤其是中小型鍋爐的脫硫，由于規(guī)模小，副產(chǎn)品發(fā)生量也小，大多采用拋棄法。拋棄法的煙氣系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、SO₂吸收系統(tǒng)和煙氣再熱裝置與上面兩種方式基本相同，所不同的是將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過(guò)固液分離后回收大部分水并將固體拋棄。

拋棄法可以大大減少系統(tǒng)的投資費(fèi)用，工序也簡(jiǎn)單了很多，同時(shí)也可以避免設(shè)備結(jié)垢、管路堵塞等一系列問(wèn)題，后序部分的動(dòng)力消耗也可以省去，只是脫硫劑的消耗費(fèi)用較高，廢棄固體處理起來(lái)較麻煩，但集中處理后不會(huì)造成二次污染。

四、結(jié)論

通過(guò)上述分析，氧化鎂脫硫是在理論上可行在實(shí)際應(yīng)用中得到充分驗(yàn)證的一種比較適合新老鍋爐改造的脫硫方式，在部分地區(qū)特別是富產(chǎn)氧化鎂的地區(qū)有著很好的市場(chǎng)前景。由于該方式對(duì)脫硫劑循環(huán)使用并且副產(chǎn)物也能夠帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又避免了大型濕法的諸多缺點(diǎn)，因此氧化鎂脫硫技術(shù)將會(huì)逐步得到更廣泛的應(yīng)用。

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