石灰石／石膏湿法烟气脱硫的影响因素及调试运行注意事项

东方锅炉2005年第3期9石灰石／石膏湿法烟气脱硫的影响因素及调试运行注意事项东方锅炉黄波王育滨摘要本文针对石灰石，石膏湿法烟气脱硫的技术特点，概要介绍了脱硫过程的机理、脱硫率的影响因素及调试运行注意事项。关键词石灰石湿法烟气脱硫影响因素运行1日IJ吾石灰石／石膏湿法烟气脱硫技术是目前世界上技术最成熟并得到广泛应用的一种控制燃煤火力发电厂SO2排放的烟气处理方法。烟气脱硫系统是一个小型的化工厂，通常由工艺水系统、烟气系统(包括气气加热器、烟道挡板、增压风机等)、石灰石浆液制备系统、吸收塔系统、石膏脱水系统和废水处理系统等组成。典型工艺流程见图1。石灰石，石膏湿法烟气脱硫技术主要具有以下特点：(1)反应过程为低温低压的化学反应；(2)系统内的介质具有很强的腐蚀性和较高的固体物料浓度，容易引起设备、管道结垢、腐蚀及磨损；(3)浆液的pH值、浓度、流量等参数是系统运行中监控的主要指标；图1典型的石灰石／石膏湿法烟气脱硫系统工艺流程维普资讯http://www.cqvip.comlO东方锅炉2005年第3期(4)工艺设备与化工系统相似，控制方式较之于火力发电站有一定不同，含有许多大延迟环节。(5)系统运行时间长。本文介绍了石灰石，石膏湿法烟气脱硫反应的化学机理、影响脱硫效果的因素以及调试运行运行注意事项，以期对石灰石，石膏湿法烟气脱硫工程的调试和运行有所帮助。2石灰石／石膏湿法烟气脱硫的反应机理石灰石，石膏湿法烟气脱硫技术的脱硫过程包含多个化学单元操作，是一个化学吸收过程，主要由SO：吸收、石灰石溶解、中和、氧化、石膏结晶、分离等单元组成，其中最重要的环节为吸收。该过程首先是SOz被吸收，溶解于水并发生一系列的电离，建立起SOz—HSO3-__So3一H+之间的平衡。随着石灰石浆液的加入，这一平衡被打破，不但中和了II+，而且为生成石膏提供Ca2+。于是在适宜条件下，石膏不断析出，石灰石继续溶解，SOz连续不断的被吸收，烟气得以净化。脱硫过程在气—液一固三相之间进行，根据双膜理论，SO2分子由气相到液相的传质阻力是气膜(61)阻力与液膜(62)阻力之和，主要决定于液膜(6z)。钙离子从固相出发抵达反应膜层需经过两次液膜传递。其速率决定于粒子溶解速度和液膜63和64的阻力之和。如图2所示。SO2的传质速率为：R=k(PA—P肘)=kLcA＼CA2_r溶解／CBCBL／＼／CA1一+++·图2SOz吸收示意图p一气相压力：c一液相浓度A、Al、A2一气态so2、溶解态so2、Hs一B一石灰石；s、L一颗粒和溶解态式中，R为SO2的传质速率，kmoU(m·s)；kg、kL分别为SO2在气膜和液膜中的传质系数，kmo~(m·kPa·s)；PA、PM分别为在气流中和气液界面处的分压，kPacA为界面处SO2的浓度，kmofm。整个工艺过程分下列步骤进行：(1)SO2在气流中扩散；(2)扩散通过气膜(61)；(3)SO2被吸收，由气态转入液态，生成水合物：so2(g)SO2(f)sD，+H，0—÷+HSO—÷2H+sD一(4)SO2的水合物和离子在液膜中扩散：(5)石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相：CaCO3()CaCO3(，)C口CD，十C口+HCO(6)中和：HCOf+H．÷CO2()+20(7)氧化：s一+DsD；一二(8)结晶分离：维普资讯http://www.cqvip.com东方锅炉2005年第3期+sD+HD--->CaSO~H=O¨)+SO．+2H：0CaS04‘2H2O(s)3石灰石／石膏湿法烟气脱硫的影响因素影响脱硫效率的主要因素有空塔气速、吸收温度，进入SO：浓度，脱硫剂的品质、粒度和用量(钙硫比)，浆液pH值，液气比(L／G)，氧化速率，浆液停留时间等。一般情况下，脱硫率随进气温度升高而降低，随洗涤液pH值的升高而有所升高，随液气比和钙硫比的增加而增加，但有一个最佳值可用。3．1浆液pH值对脱硫效率的影响浆液池pH值是石灰石／石膏脱硫的重要运行参数。一方面pH值影响SO2的吸收过程，pH值越高，传质系数增加，SO2的吸收速度就快，但pH值过高，会引起系统设备严重结垢。pH值低，吸收速度就下降，当pH值下降到4时，几乎就不能吸收SO2了。图3示出了pH值与脱硫率的关系。另一方面pH值还影响石灰石、CaSO4·2H2O和CaSO3·1／2HzO的溶解度，如表1所示。随着pH值的升高，CaSO3的溶解度明显下降，而CaSO4的溶解度则变化不大。因此随着SO2的吸收，溶液的pH值降低，溶液中CaSO3的量增加，并在石灰石粒子表面形成一层液膜，而液膜内部CaCO的溶解又使pH值上升，溶解度的变化使液膜中的CaSO3析出并沉积在石灰石粒子表面，形成一层外壳，使粒子表面钝化。钝化的外壳阻碍了CaCO的继续溶解，抑制了吸收反应的进行。