本项目湿法脱硫装置设置袋式除尘器的后方，是利用Mg(OH)₂作为吸收剂，藉由湿法洗涤过程与二氧化硫產生反应，由Mg(OH)₂浆液来吸收废气中的二氧化硫。

烟气进入吸收塔后，藉由通过布满Mg(OH)₂浆液的多孔板及雾化喷嘴喷出的Mg(OH)₂浆液，充分与浆液反应。烟气向上流经吸收塔与逆流向下的浆液反应。泥浆通过塔顶的管集或喷嘴雾化后与烟气中的SO₂均匀而完整的反应。在预冷段藉由冷却水将高温烟气从大约135 ℃～140 ℃冷却到50 ℃～55 ℃。脱硫后的烟气穿过除雾器去除烟气中的水气，再排入烟囱(图2～4为脱硫系统及吸收塔内构造图)。

图  2  FGD吸收塔及储槽简图

Figure 2.  The FGD Absorption Tower and Tank Diagram

图  3  多孔板

Figure 3.  Perforated Plates

图  4  除雾器及清洗喷嘴

Figure 4.  Demister and Cleaning Nozzles

本高效脱硫的效率主要是由被喷洒的浆液量相对烟气的比率(L/G)所控制。较高的L/G比率将使得二氧化硫暴露在更多的Mg(OH)₂浆液中。然而，较高的L/G比率相对地也消耗更多的电力。

浆液与烟气反应后将流回吸收塔底部，经由塔底扰流管冲洗，以防止泥浆沉积在底部，利用循环泵将底部浆液送至顶部分佈管集，重新喷洒在吸收塔内，浆液中的Mg(OH)₂会在过程中被消耗掉，通过增加新鲜的Mg(OH)₂泥浆重新补充到反应塔内。

脱硫工艺主要分为脱硫剂准备及处理，吸收系统及废水处理系统。

氧化镁品位要求：MgO含量>85%，过250目筛。吸收剂氧化镁按1 300 kg袋装考虑。氧化镁浆液制浆系统有氧化镁卸料装置、贮仓、熟化装置、浆液储存装置和输送装置组成。

每吨的MgO粉末被包装在一个太空包袋子内，利用卡车运送至苛化厂房内。氧化镁人工于地面拆包(仅需白班人员作业)后经输送系统送至氧化镁日用仓(日用仓满足氧化镁24 h用量，需并配备有效防堵设施)。装有MgO粉末的太空包用天车吊起后倒入卸料槽内，再将70℃的热水加入苛化槽内，以旋转阀将MgO粉末缓缓地加入苛化槽内，槽内以搅拌机搅动进行苛化反应。间歇熟化反应，每次熟化时间2 h。苛化反应为苛化槽出口有二台苛化输送泵可将苛化完成的氢氧化镁输送至氢氧化镁储槽内。在吸收塔漿液pH值及煙囪出口CEMS值的控制下，氢氧化镁浆液通过浆液管道的调节阀控制输送至塔内的量，从而保证整个系统的稳定运行，本系统除拆包由人工作业外，其余皆以全自动控制输送/下料及苛化等，整个过程显示如图1。

图  1  苛化系统流程

Figure 1.  The System Flow of Causticization

吸收塔前不另设置预洗涤塔，采用加大排污量等措施，保证除尘器故障时(不超过4 h)，脱硫塔入口烟尘超过额定浓度时不发生堵塞。

含有二氧化硫的烟气被送入吸收塔内，由Mg(OH)₂脱硫剂吸取硫化物，顺便清除烟气中的粉尘。在反应过程中，依照浆液的pH值控制脱硫剂的补充量。吸收塔内Mg(OH)₂和二氧化硫的反应式如以下式(1)和式(2)。氢氧化镁与二氧化硫反应后剩下可溶解镁盐、硫酸镁、镁硫化物和镁亚硫酸氢盐[MgSO₄、MgSO₃，Mg(HSO₃)₂]。

浆液中这些可溶解的镁盐增加了二氧化硫的吸收效率，并且减少了电力的消耗和设备投资的费用。当镁硫化物与烟气接触时，它缓冲了浆液的酸碱度。透过增加二氧化硫在浆液中的可溶性，以增加吸收塔的脱硫效率，使得系统可以允许操作在更低的L/G比率，并且也允许操作在更低的泥浆酸碱度。

一个100%容量的吸收塔可以提供98%以上的SO₂脱硫效率。吸收塔高度约为21 m，直径约为7.9 m。在吸收塔的4层多孔板内，有害的烟气及粉尘被有效地去除。为了达到98%的SO₂脱硫效率，吸收塔配置三台浆液循环泵(2台正常运行，1台备用)，循环泵为离心叶轮泵(无堵塞离心式)。浆液循环泵必须提供液气比L/G＝4.5以上。吸收塔以316 L的不銹钢或相当的材质製成。烟气与浆液反应后，烟气中的水气利用吸收塔上方的除雾器去除．在浆液循环过程中，部份的浆液被送往氧化槽。

废水处理系统主要分为氧化及脱水两个步骤。

浆液吸收了烟气中的二氧化硫后，部分以镁盐的形式存在。此时浆液被送到氧化槽并利用鲁氏风机将空气打入槽内与浆液反应，并将浆液内不溶於水的亚硫酸镁氧化为溶於水的硫酸镁，化学反应式如式(3)和式(4)。

本项目每个吸收塔的氧化风机配备2台100%容量的鲁氏风机，流量考虑10%裕量，压力损失考虑管道阻力及液面阻力后留有20%的裕量。

烟气中的粉尘在吸收塔内被循环浆液洗涤下来，在废水过滤系统中这些粉尘会在这个过滤阶段被分离出来。

在废水中的固体物经过脱水后当脱水率在90%以上时，这些固体物将可以被掩埋。

本项目的主要经济技术参数见表1。

图  5  脱硫系统流程图

Figure 5.  The Diagram of FGD System

与其他FGD技术比较，FGD技术有以下好处：

1)FGD技术被证明可以适用在各种各样的世界煤种。

2)脱硫效率可以达到98%。

3)循环浆液可以容易被水溶化，不容易在吸收塔或管内结垢或堵塞。脱硫產物硫酸镁是一种可溶性物质，因此脱硫反应过程不会有结垢或阻塞的问题。

4)使用的脱硫剂氢氧化镁是丰富和可利用的。

5)FGD系统对锅炉操作的负荷变化不是敏感的。

6)废水在脱除水中的固态物后可以被释放到河或海，被脱除的固态物脱水率达90%以上即可以被掩埋。

7)传统的湿法(氢氧化镁)脱硫技术可广泛应用于循环流化床和煤粉炉，应用范围可由小型机组扩大到百万以上的机组，烟气处理范围大，适用于高、中、低各类含硫燃料。

8)镁法脱硫反应度远远高于钙基，脱硫效率可达90%～98%。镁法脱硫技术工艺的脱硫效率最高可达到99%，将烟气从入口1 000 ppm降低10 ppm。

9)脱除等量的SO₂需要MgO量仅为石灰石的40%，是氧化钙的71%。

10)浆液循环水量小，反应塔相对较低，设备和系统远小于石灰(石)/石膏法，造价较低。

11)系统比较简单，占地少、运行稳定可靠。

12)副产品价值较高(MgSO₄)是用途很广的化工原料产品，MgSO₃可用于造纸，MgSO₃/MgSO₄可用于肥料，如果适销对路会有可观的收入。

13)MgSO₄溶液亦可安全排放。

14)MgO脱硫方式技术成熟，运行费用较低。

与其他FGD技术比较，FGD技术有以下缺点：

1)高循环量的浆液输送造成高电力消耗。

2)吸收塔及循环泵的压降将造成引风机电耗的增加。

3)此工艺将有废水排出。

4)对材料的腐蚀性要求高，需要成本较高的抗腐蚀性合金或者非金属内衬作为吸收塔和其他系统的材料。

氢氧化镁湿法脱硫系统，不论是使用高硫煤或是低硫煤，其脱硫效率可以高达98%以上。高效率脱硫系统是藉由较高的L/G液气比来达成，更加创新的脱硫设计可以在锅炉燃烧高硫煤时达到99%，燃烧低硫煤时达到98.5%，让SO₂的排放量只有个位数的ppm。

尽管较高的液气比可以得到较高的脱硫效率，但是增加液气比会导致烟气压损增加，引风机风压增加，耗电量增加，这些都是为了达到高效脱硫必须付出的代价。

吸收塔内降压的大小基本上取决于浆液的循环量，当系统运转时，更大的液气比L/G可以提供更高的脱硫效率，但却也增加了吸收塔的降压。

一般引风机在设计时已考虑了裕量，足以克服额外的吸收塔降压。脱硫系统可能改变多孔板层上的浆液深度来应付锅炉烟气负载的变化或是入口二氧化硫含量上的变化。这种改变多孔板上浆液深度的能力也可以让脱硫效率提高至99%以上，但是相对的这也造成更大的吸收塔降压。

烟气停留在吸收塔内的反应时间应该够久，脱硫剂才能有足够时间与烟气充分反应，如果停留时间更久，脱硫效率将会更好，为了增加反应时间必须减慢烟气的流速，这可藉由增加吸收塔直径和高度来达成。此外，也可以在烟气进入吸收塔之前，以低温的工业水或循环浆液，透过雾化喷嘴降低烟气的温度，这样同样可以降低烟气速度。

热的烟气进入吸收塔，流经吸收塔内的多孔板，与分布在多孔板上从上而下的浆液接触。当烟气穿过多孔板时，在孔洞间增加的烟气速度引起强力的气泡，以确保液体与气体间可以充分地反应，当烟气通过多孔板层时，烟气内的二氧化硫完全被浆液吸收。

为了达到更高的脱硫效率，吸收塔的多孔板层必须加入更多的浆液循环量。

循环浆液的PH值是控制脱硫效率最重要的参数，通过测量浆液的PH值来控制Mg(OH)₂加入吸收塔的量。

当镁硫比Mg/S更大时，脱硫效率会增加，此镁硫比是将加入浆液内的镁莫尔数除以烟气中SO₂的莫尔数比率。

因为浆液采取反复循环的方式与烟气反应，系统可以在较低的镁硫比达到较高的脱硫效率，MgO消耗量也相对降低。

脱硫副产物的数量取决于进入系统烟气的流量和烟气中二氧化硫的含量。如果烟气流量或烟气二氧化硫含量增加，废水排放量也必须增加，否则将有堵塞堆积及效率降低的风险。

由于环保法规日趋严格，加上总量管制的因素，将来在环保单位和公众压力之下，可能会要求电厂在将来增加他们的脱硫效率在99%以上，来控制二氧化硫排放。目前，FGD系统展现了二氧化硫在98%～99%范围的脱硫效率。为了提高脱硫效率，此脱硫工艺有许多地方可以进行改进：增加多孔板层上的浆液接触的深度，改进进口烟气的分布，喷嘴结构及浆液喷淋的模式以增加接触面积，改善工艺操作情况的监控。建议启用备用循环泵来增加20-30%的气液比以增加SO₂的脱除率。