石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）是目前全球应用最广泛、技术最成熟的燃煤电厂脱硫技术，占比超过90%。该工艺以石灰石（CaCO₃）为吸收剂，与烟气中的二氧化硫（SO₂）反应，最终生成石膏（CaSO₄·2H₂O）。尽管名称中涉及“石灰”与“石膏”，但核心吸收剂实为石灰石，而非石灰（CaO）。本文将从工艺原理、系统组成出发，重点分析影响脱硫效率与石膏品质的关键参数。

一、工艺原理概述
石灰石-石膏湿法脱硫的基本化学过程包括吸收与氧化两个阶段：

1. 吸收反应：烟气中的SO₂溶于水形成亚硫酸（H₂SO₃），与石灰石浆液中的CaCO₃反应生成亚硫酸钙（CaSO₃·1/2H₂O）和二氧化碳（CO₂）。
2. 氧化反应：向浆液中强制通入空气，将亚硫酸钙氧化为硫酸钙（CaSO₄），结晶后形成二水石膏（CaSO₄·2H₂O）。
总反应式：2CaCO₃ + 2SO₂ + O₂ + 4H₂O → 2CaSO₄·2H₂O + 2CO₂

二、核心物质辨析：石灰 vs 石灰石 vs 石膏

• 石灰石（CaCO₃）：主要吸收剂，来源广泛、价格低廉。要求CaCO₃含量≥90%，粒度通常为250目筛通过率90%以上。
• 石灰（CaO）：由石灰石煅烧制得，活性高于石灰石。但由于成本高、易导致系统结垢，在大型烟气脱硫中极少直接使用；仅在石灰石-石膏法启动时作为补充碱源或用于中小型脱硫。
• 石膏（CaSO₄·2H₂O）：脱硫副产物，品质影响其综合利用（如水泥缓凝剂、石膏板）。要求脱水后石膏含水率≤10%，CaSO₄·2H₂O含量≥90%，且Cl⁻含量不宜过高。

三、关键参数分析
以下参数直接决定脱硫效率、石膏品质及系统可靠性：

1. 浆液pH值（5.0~5.8）
pH值是控制脱硫反应的核心参数。pH过低（<5.0）使SO₂吸收受阻；pH过高（>6.0）则可导致亚硫酸钙氧化不完全，生成亚硫酸钙结垢，同时增加石灰石耗量。实际运行中常采用“低pH吸收、高pH氧化”的分区控制思路。

2. 液气比（L/G，10~20 L/m³）
指浆液喷淋量与烟气流量的体积比。提高液气比可增大气液接触面积，提高脱硫效率，但同时增加能耗与浆液循环泵负荷。低液气比虽节能，但易导致脱硫效率不足。

3. 钙硫比（Ca/S，1.02~1.10）
表示吸收剂中钙与烟气中硫的摩尔比。理论Ca/S为1.0，实际为保证脱硫效率常稍过量。Ca/S过高会造成石灰石浪费和石膏中碳酸钙残留超标；过低则脱硫效率下降。

4. 氧化空气量（过剩系数1.5~2.5）
亚硫酸钙氧化为硫酸钙是石膏成型的关键。氧化不足会使石膏中CaSO₃·1/2H₂O含量偏高，导致石膏脱水困难、品质劣化；过度氧化虽耗电但有利石膏纯度。通常要求氧化风量使浆液中亚硫酸钙氧化率>98%。

5. 浆液密度（1080~1150 kg/m³）
浆液密度反映固含量（15%~20%）。密度过高易堵塞喷嘴和管道，增加泵磨损；密度低则不易形成石膏晶体，脱水后石膏含水高。

6. 烟气温度与入口SO₂浓度
进入吸收塔的烟气温度通常为120~160℃，经喷淋冷却至50~55℃（绝热饱和温度附近）。入口SO₂浓度直接决定所需浆液量、L/G和吸收区高度。

7. 石膏脱水系统参数
旋流器入口压力、真空皮带脱水机真空度与滤饼厚度等影响最终石膏含水率。常规要求旋流器底流密度1600~1800 kg/m³，脱水后含水≤10%。

四、常见问题与对策

• 结垢：pH过高或氧化不足时易析出亚硫酸钙硬垢。应定期监测浆液中亚硫酸钙含量，控制氧化风量。
• 石膏品质下降：若石膏中Cl⁻超标（来自煤或工艺水），需增加废水排放；若晶体细小，则可调整pH与氧化工况。
• 石灰石盲区：当石灰石中惰性组分（如MgO、SiO₂）偏高时，反应活性降低，需相应增大浆液量。

五、结论
石灰石-石膏湿法烟气脱硫的核心是“以石灰石为碱源、以石膏为副产物”。与石灰相比，石灰石更具经济性与安全性。操作中应围绕pH、L/G、Ca/S、氧化风量与浆液密度等关键参数进行协同优化，方可实现高脱硫效率（≥98%）与优质石膏（纯度≥90%）的双重目标。随着超低排放要求推进，强化氧化控制及节水降耗方向将成为工艺优化的重点。