大气中的SO2和NOX与降水溶合形成酸雨，严重破坏生态环境和危害人体健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。削减二氧化硫的排放量，控制大气二氧化硫污染、保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。烟气脱硫是有效降低SO2排放量不可替代的技术。发电厂脱硫采用石灰石湿法烟气脱硫。湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，一般可达95％以上。
一、湿法石灰石/石膏脱硫的原理
采用碱性的石灰石浆液吸收烟气中的SO2，化学反应主要发生在吸收塔内。一般主要有SO2的吸收、石灰石的溶解、亚硫酸钙的氧化和石膏结晶四个过程。
1、SO2的吸收：烟气中的SO2被浆液中的水吸收，产生亚硫酸钙。
2、石灰石的消融：石灰石浆液中的主要成分为碳酸钙（CaSO3），它会在浆液中分解为钙离子，吸收烟气中大量的SO2。
3、亚硫酸钙的氧化：过程1中产生的亚硫酸钙很难被自然氧化，为此采用氧化风机向反应区内鼓入空气以提高浆液中的氧浓度，将亚硫酸钙强制氧化成CaSO4•2H2O。
4、石膏的结晶：过程3产生的SO42-与在过程2中Ca2+反应，最终形成固态的石膏，达到脱硫的目的，即：SO42-+Ca2++2H2O=CaSO4•2H2O（石膏），同时还生成副产品半水石膏（CaSO4•1/2H2O）。半水石膏属于石膏中的杂质，其含量与氧化是否充分有关，氧化越充分，其含量越低。
二、影响脱硫效率的几个主要因素
1、烟气温度的影响：脱硫效率随吸收塔进口烟气温度的降低而增加，所以系统通常采用GGH装置给烟气降温。
2、石灰石品质和纯度的影响：石灰石中碳酸钙含量高，则过程2中石灰石消融性好，浆液吸收SO2的速率快，对提高脱硫效率和石灰石利用率是有利的。
3、石灰石粒度的影响：较细的石灰石颗粒消融性能好，脱硫效率和石灰石利用率较高，但相应磨制石灰石的能耗较高。当石灰石中杂质较多时，可以控制湿磨的进料量，使石灰石磨制得更细一些，在保证石灰石浆液密度的前提下，会提高脱硫效率。
4、浆液PH值的影响：浆液PH值是脱硫系统的重要参数。PH值升高，SO2的吸收速率增大，有利于提高脱硫效率，但过高的PH值会使脱硫的副产品半水石膏（CaSO4•1/2H2O）迅速在系统中结垢。PH值过低，则SO2的吸收速率减小，脱硫效率随之下降。因此实际运行中应选择一个合适的PH值。
5、循环浆泵运行台数的影响：浆液的循环量越大，与烟气中的SO2的接触越充分，脱硫效率就越高，但能耗也越高。
6、相对过饱和度（石膏密度）的影响：如前所述，石膏密度过高，影响脱水效果，导致吸收塔内部结垢，此外石膏晶体还会在那些未反应充分的石灰石颗粒上结晶，造成石灰石利用效率和脱硫效率下降。
7、钙硫比的影响：钙硫比为石灰石浆液中碳酸钙（CaSO3）与烟气中SO2之比，钙硫比越高，越有利于SO2的吸收，提高脱硫效率，但过高时又影响石灰石的消融，降低了脱硫效率。二者相互对立，因此钙硫比（石灰石密度）也应控制在一个合理的范围内PH值控制在5.2～5.8之间。
三、脱硫系统需要注意的几个问题
1、烟气的预冷却
含硫原烟气的温度为120~140℃，而吸收则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。低温有利于吸收，因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却（GGH）；国外湿法烟气脱硫的效率较高，其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收温度使SO2的吸收效率降低，这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。
2、结垢和堵塞
在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结垢的机理，影响结垢和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。一些常见的防止结垢和堵塞的方法，在工艺操作上，控制吸收液中水分蒸发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。脱硫系统的结垢和堵塞可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器装置、热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部CaSO3氧化成CaSO4，并保持足够的浆液含固量（石膏密度），以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。
3、腐蚀及磨损
当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔；运行中控制好浆液PH值对防止腐蚀相当关键。
4、除雾湿法
吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60微米的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有SO2等有害物，因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。除雾器设在吸收塔的顶部。
5、净化后的烟气的温度降至45℃左右。将45℃左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低，特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。被净化的气体，通常被加热到80℃左右。烟气再加热器统称GGH。回转式烟气换热器的工作原理，是通过带波纹的金属薄片将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是原烟气会泄漏到净烟气中。
6、增压风机
安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力增加，靠原有锅炉引风机不足以克服这些阻力，需设置一些助推风机，即增压风机。
四、湿法脱硫系统流程
湿法脱硫系统由以下几个分系统组成：
1）石灰石贮存及浆液制备系统；
2）烟气系统；
3）SO2吸收系统；
4）石膏脱水系统。
FGD流程简述
从锅炉排出的烟气通过GGH降温后进入吸收塔反应区，烟气向上通过吸收塔，被均匀分布到吸收塔的横截面上，从吸收塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降，烟气与石灰石/石膏液滴逆流接触，发生吸收反应，以脱除烟气中的SO2。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后，从顶部离开吸收塔进入GGH升温，洁净烟气由烟囱排出。吸收塔浆液池中的石灰石/石膏浆液由浆液循环泵送至浆液喷雾系统的喷嘴，产生细小的液滴沿吸收塔横截面均匀向下喷淋。每套FGD装置浆液循环系统设六台循环泵。SO2与浆液中碳酸钙反应，生成亚硫酸钙。在吸收塔浆池中鼓入空气将生成的亚硫酸钙氧化生成石膏（CaSO4²2H2O）。经过脱水系统得到石膏。吸收塔浆池中的PH值由加入的石灰石浆液量控制，FGD系统设置一台事故浆液箱，事故浆液箱用来储存吸收塔停运检修时吸收塔内的浆液。
1、石灰石贮存及浆液制备系统
石灰石（粒径≤20mm）由卡车运至厂内，卸入卸料斗，经石灰石振动给料机送入斗提机，然后由斗提机、皮带输送机送至石灰石仓内贮存。石灰石由皮带称重给料机送到湿式球磨机内进行研磨，工艺水或滤液水按与送入的石灰石成定比的量加入球磨机的入口。石灰石在球磨机中被磨成浆液，浆液自流至再循环箱，然后再由再循环泵送至石灰石旋流器，经过旋流后，底流返回至湿式球磨机继续研磨，从旋流器溢流出来的合格的石灰石浆液存贮于石灰石浆液箱中，经石灰石浆液泵送至吸收塔。
2、烟气系统
烟气经锅炉引风机出来，经增压风机增压后通过GGH降温，进入吸收塔向上流动穿过喷淋层，烟气中的SO2被石灰石浆液吸收后，烟气向上流动经除雾器除雾后通过GGH升温进入烟囱。每台炉配一台增压风机，增压风机采用动叶可调轴流式风机。增压风机设计在FGD装置进口原烟气侧（高温烟气侧）运行。
3、SO2吸收系统
SO2吸收系统包括吸收塔、吸收塔再循环系统、除雾器、氧化空气系统、石膏排出泵。吸收塔再循环系统包括浆液循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴。吸收塔内设六层喷淋装置，每层喷淋装置布置有168个空心锥喷嘴，每一喷淋层对应布置安装1台浆液循环泵。吸收塔设两级除雾器，布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气流过除雾器后，其烟气携带水滴含量低于75mg/Nm3。除雾器配有冲洗水系统，冲洗水系统的运行方式列为定期工作。氧化空气通过喷射管进入吸收塔反应浆池，喷射管将把空气送至浆池的下部。搅拌器将鼓入的空气均匀地分散到吸收塔底部，使得更多的空气参于实际反应，因而具有较高的氧化效率，所需氧化空气量小，降低了能耗。每个吸收塔设置两台石膏排出泵，一运一备。在吸收塔内，烟气与石灰石/石膏浆液逆流接触，被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2与石灰石浆液反应，形成亚硫酸钙，亚硫酸钙在吸收塔浆池中被氧化空气氧化成硫酸钙，结晶生成石膏（CaSO4²2H2O）。
4、石膏脱水系统
石膏脱水系统主要包括石膏旋流站、真空皮带脱水机、真空泵和石膏库。四台FGD共设置5台真空皮带脱水机。石膏浆液通过吸收塔石膏排出泵送至石膏脱水系统，经过石膏水力旋流器浓缩和真空皮带脱水机脱水，使石膏的品质满足工业应用的要求，脱水后的石膏表面含水率小于10%。石膏水力旋流器的溢流自流至滤液水箱，一部分送去制浆，另一部分返回吸收塔，在FGD系统中循环使用。
正常运行控制
1、石灰石浆液供给：石灰石浆液供给基于一体化控制方案。控制阀对控制信号反应自动开启和关闭，使新鲜石灰石浆液进入吸收塔，不需要操作员的直接干预。石灰石浆液的给入量的大小取决于对吸收塔浆液PH值的控制。PH值测试仪将用来分析石膏排出泵排出管道中浆液的PH值，其监测信号将被送至DCS。若该值超出上限或下限，系统将会报警。另外若两个读值之差超出设定范围，系统也会报警。PH值信号将与设定值进行对比，并综合进口SO2信号和锅炉负荷信号后，作为预示信号发出，随之调整浆液给入系统，为吸收塔浆液罐及时补充新的石灰石浆液。
2、吸收塔排放：吸收塔对石膏旋流器的排放连续进行，为了保持吸收塔浆液密度，将石膏旋流器底流输送到皮带过滤机或返回吸收塔。根据吸收塔石灰石浆液供应量，并用排出石膏浆的密度值进行修正，通过控制两只阀门的开关，以此改变石膏浆流向，调节浆液排至石膏浆池或返回吸收塔，从而控制石膏排出量。
3、吸收塔液位和系统水储存量：根据对除雾器调节控制的喷雾程序控制信号反应，加注除雾器清洗水，来控制吸收塔的液位。吸收塔石灰石浆液供应量、石膏浆排出量及烟气进入量等因素的变化造成吸收塔的液位波动。根据测量的液位值，调节加入的滤液水及除雾器冲洗时间间隔，实现液位的稳定。为防止吸收塔溢流，吸收塔浆液的液位要随时检测，如果液位较高，石膏排出泵把浆液打入石膏脱水系统。如果液位较低，排出泵将把浆液打回吸收塔。
