石灰石-石膏濕法煙氣脫硫效率的影響因素與分析

任志華 沈炳耘 王蘇琛

（內蒙古工業大學 能源與動力工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

燃煤過程中的二氧化硫排放造成嚴重的大氣污染，控制電力行業二氧化硫排放是實現全國二氧化硫削減目標的關鍵。近兩年，國家采取一系列措施，大力推進火電廠煙氣脫硫工程建設，取得了舉世矚目的成就。目前，在眾多的脫硫工藝中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術發展較為成熟，應用最為廣泛，也是我國火電廠脫硫應用的主流工藝。

1 濕法煙氣脫硫原理

煙氣從吸收塔下側進入，與吸收漿液逆流接觸，洗滌煙氣中的SO2、HCl和HF等，在塔內進行吸收反應，對落入吸收塔漿池的反應物再進行氧化反應，得到脫硫副產品二水石膏。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的反應機理[3]為:

石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術成熟，設備運行可靠性高，脫硫效率高達95%以上，單塔處理煙氣量大，適應不同含硫量的煤種，吸收劑資源豐富，脫硫副產物便于利用，目前廣泛應用于世界各地。此工藝的缺點是:投資費用高，設備占地面積大，運行費用較高，且設備易腐蝕。

2 影響脫硫效率的因素分析

本論文數據采集于內蒙古某電廠#4機組300MW脫硫裝置，在脫硫系統設備良好、運行正常，通過控制其負荷及煙氣量在一定范圍條件下，對脫硫系統運行參數:pH值、液氣比、入口SO2濃度、入口煙塵含量、含氧量，運用單因素分析方法，作圖觀察其對脫硫效率的影響趨勢。

2.1 煙氣SO2濃度對脫硫效率的影響

機組負荷控制在270-300MW附近，煙氣量為983710～1036113（Nm3/h），入口煙氣溫度為 125-128，pH 值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，運行基本穩定，作圖觀察SO2與脫硫效率的影響趨勢如下:

圖1 脫硫效率與入口煙氣SO2濃度的關系曲線

當煙氣SO2濃度較低，由于吸收塔出口的煙氣SO2濃度不會低于其平衡濃度，脫硫效率不會很高。當煙氣SO2濃度逐漸升高，SO2通過漿液表面向液滴內部擴散，反應速度加快，脫硫效率提高。若煙氣SO2濃度繼續增大，受漿液吸收能力的限制，脫硫效率將會下降。

從圖1可以看出，在3350-3950mg/Nm3范圍內，隨著SO2濃度增大，受漿液吸收能力的限制，機組脫硫效率反而降低。當入口SO2濃度低于3400mg/Nm3，脫硫效率為97%以上，當入口SO2濃度達到3900mg/Nm3，脫硫效率降低到95%以下。

2.2 煙氣中的飛灰

機組負荷 250MW-300MW, 煙氣量 983710～1036113（Nm3/h），pH值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察脫硫效率與煙氣含塵量的關系曲線（圖2）:

圖2 脫硫效率與煙塵含量的關系曲線

原煙氣中的飛灰在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中Ca＋的溶解速率，同時飛灰中不斷溶出的一些重金屬會抑制Ca＋與HSO3-的反應。圖2可以看出脫硫效率隨著粉塵含量的增加而降低，一般要求FGD入口粉塵含量小于100mg/Nm3。

2.3 液氣比

機組負荷 250MW～300MW, 煙氣量 983710-1036113（Nm3/h），pH值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察液氣比與脫硫效率的關系如圖3:

圖3 脫硫效率與液氣比的關系曲線

如圖3所示，隨著液氣比的增加，脫硫效率也隨之增大，當液氣比達到7，脫硫效率達到95%以上，當液氣比達到8.5，脫硫效率達到97%，且隨著液氣比的繼續增加，脫硫效率增加減緩。石灰石一石膏法中二氧化硫的吸收過程是氣膜控制過程，相應的，液氣比的增大，代表了氣液接觸的機率增加，脫硫率相應增大。但二氧化硫與吸收液有一個氣液平衡，液氣比超過一定值后，脫硫率將不在增加。而較高的液氣比會造成系統運行電耗增加，運行成本增大，建議采用液氣比7-9之間。

2.4 pH 值

機組負荷 250MW～300MW,煙氣量 983710-1036113（Nm3/h），含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察 pH 值與脫硫效率的關系如圖4。

圖4 脫硫效率與漿液pH值的關系曲線

圖5 脫硫效率與煙氣含氧量的關系曲線

由圖4可知，pH值低于5.6時，隨著pH值的升高脫硫效率增加明顯，當pH值超過5.7，隨著pH值的增加脫硫效率增加減緩。從二氧化硫的吸收來講，高的pH值有利于二氧化硫的吸收，但pH值過高會抑制亞硫酸鈣的氧化和石灰石的溶解。低的pH值有利于亞硫酸鈣的氧化，石灰石溶解度增加，但pH值過低會抑制二氧化硫的吸收，使脫硫效率大大降低。一般建議pH在5.5左右合適。

2.5 含氧量

機組負荷 250MW-300MW, 煙氣量 983710～1036113（Nm3/h），pH值為5.5，入口SO2濃度3650-3850mg/Nm3，觀察含氧量與脫硫效率的關系如圖5。

由圖5可以看出，氧含量低于6%，脫硫效率隨煙氣含氧量增加明顯升高，當煙氣含氧量高于6，隨煙氣氧含量增加，脫硫效率升高不明顯。氧化空氣提供將SO2氧化成硫酸鹽所必須的氧氣。氧化風量必須能夠滿足系統要求，分布均勻并達到一定的利用率。否則，石膏漿液中亞硫酸鹽會超標，無法形成合格的石膏晶體。因此，應當保證充分的氧化風量。

3 結論

本文通過對pH值、液氣比、入口SO2濃度、入口煙塵含量、含氧量，運用單因素分析方法，分析得出各因素對脫硫效率產生的影響趨勢，在3350-3950mg/Nm3范圍內脫硫效率隨著SO2濃度增大而降低，煙氣飛灰濃度的增加也會降低系統的脫硫效率，建議pH值取5.5左右，在保證一定的脫硫效率的前提下可以盡量采用較小的液氣比。通過上述分析結果，對今后脫硫裝置的安全穩定運行和提高脫硫效率具有一定的實踐意義。

［1］閻維平，劉忠，王春波.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制[J].2005.

［2］鐘毅，林永明，高翔.石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統石灰石活性影響因素研究[J].電站系統工程，2005(09).

［3］李守信，紀立國，于軍玲.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝原理[J].華北電力大學學報，2002，29（4）:91-94.

［4］陳素珍，石英桂.老廠濕法脫硫改造工程GGH的設置與煙囪防腐[J].2007.