脫硫漿液中毒失效的原因分析和處理措施

李建軍

摘 要：脫硫漿液中毒失效是在石灰石-石膏法煙氣脫硫運行時常發生的現象，主要突出表現為脫硫效率急劇降低、石膏脫水困難，文章對于脫硫漿液中毒失效的原因以及處理措施進行了分析。

關鍵詞：脫硫漿液中毒；失效；原因；處理

前言

某電廠煙氣脫硫從2008年12月運行以來，曾經發生過數次漿液中毒的現象，總結歸納大致分為3類。1類為因機組開機鍋爐燃油點火（取消旁路煙道的機組）或因煤質差需噴油助燃和穩燃，致使漿液含油中毒；2類為除塵效果特差，吸收塔漿液因煙氣攜帶大量飛灰，密度大增而中毒；3類為因脫硫系統長期運行，沒有排漿，或脫硫廢水被本系統循環利用，造成脫硫塔漿液電解質（鹽類）富集而中毒。第1、2類脫硫漿液中毒一般只表現為效率下降，脫膏很少受影響。第3類漿液中毒在影響脫硫效率的同時，還伴有脫膏困難的現象。漿液中毒一般易發生在氣溫高的夏季，或煙氣溫度高的機組脫硫系統。現就脫硫漿液中毒失效原因分類進行分析和介紹處理方法。

1 脫硫漿液中毒失效原因分析

煙氣在脫硫吸收塔（反應器）中進行簡單的物理、復雜的化學變化過程。而這些變化許多是可逆的，存在著動態平衡，隨著外界條件的改變，既有平衡被打破，并建立新的平衡。脫硫主要存在以下控制步驟：①SO2擴散和穿過液體表面氣膜的阻力；②SO2的溶解作用；③SO2水合后生成H2SO3、H+和HSO3-；④HSO3-離解生成SO32-；⑤H2SO3及離子的擴散和離子通過液滴表面的液膜而進入其內部；⑥CaSO3的溶解和離解；⑦Ca2+與SO32-起反應生成CaSO3沉淀；⑧CaSO3的氧化生成CaSO4，并水合成CaSO4.2H2O晶體。脫硫的目的是要將煙氣中的SO2轉化為CaSO4.2H2O，而實現脫除煙氣中SO2。

1.1 脫硫漿液含油失效原因

因含油，使漿液經噴嘴的液滴部分被油膜包裹，油膜阻隔了SO2向液體的擴散溶解不能進入水中而逃逸，影響脫硫的第一個步驟，降低了脫硫效率。

1.2 除塵效果特差，漿液密度高失效的原因

這種失效主要有2個因素使脫硫效率降低。一是除塵效果特差，漿液密度高，造成漿液經噴嘴霧化時，液滴粒度直徑增大，漿液霧化比表面積減少，煙氣與漿液接觸面積減少，SO2被吸收量隨之減少，脫硫效率降低；二是漿液密度持續升高，勢必增大脫膏頻次，漿液中沒有溶解的CaCO3伴隨脫除，造成供漿不足，脫硫效率下降。

1.3 漿液電解質（鹽類）富集中毒原因

溶液的溶質分子（離子），必須經碰撞接近才能發生反應。液體中的每個分子（離子）實際都被溶劑（水）所包圍，就好像關在周圍分子的籠子之中。籠中分子（離子）不能像氣體分子那樣自由進行平動，只能不停地在籠中振動，不斷地與周圍分子進行碰撞。如果某一次碰撞積累了足夠的能量，于是這個分子（離子）就要沖破籠子擴散到別處去。但它立刻又陷入另一個籠子中，而重新開始在籠中的振動。這種效應叫做籠罩效應。同時受電荷的影響，陽離子被陰離子包圍，陰離子周圍被陽離子包圍，這種現象稱之為“離子氛”。

溶液中的兩個分子（離子）擴散到一個籠子中相互接觸，則稱為遭遇。兩個粒子只有遭遇了，突破離子氛才能反應。擴散與反應為兩個串聯的步驟。若反應活化能小，反應速度很快，擴散速度跟不上，則為擴散控制；反之，若反應活化能大，反應速度慢，則為反應控制或活化控制。脫硫吸收塔中的反應為多相反應，反應主要受擴散影響，為擴散控制。

隨著液體中鹽分（電導率）增加，離子強度增加，液體粘度增大，離子的籠罩和離子氛更加牢固，相互之間的反應變得困難。在脫硫塔存在SO32-、Ca2+的沉淀平衡反應。

SO32-+Ca2+=CaSO3↓

這樣的反應屬于Aa+Bb？葑AB類型反應其反應速度：-■=kCaCb，影響反應速度不僅有反應物的濃度，也包括反應系數k。反應系數k值與液體的離子強度I存在如下關系

1gk=？墜+2ab？茲■

？墜、？茲均為常數，I為總離子強度。由上式可知，當a、b正、負異號時，lgk隨I的增大反而減小，k值亦變小，也就是說反應速度減小，反應程度減小。這樣SO32-濃度勢必增加。SO32-濃度增加，抑制了亞硫酸（H2SO3）的兩級電離。

H2SO3=H++HSO3-

HSO3-=H++SO32-

SO32-濃度增加無疑使上面兩個化學平衡向左邊移動（化學平衡定律：對于可逆反應，若某一成分或條件發生變化，化學平衡自動朝著削減這一趨勢方向進行。這樣H2SO3濃度將增加。

同理由于H2SO3濃度增加使SO2溶于水的可逆反應

SO2+H2O=H2SO3朝著左邊移動，從而降低脫硫效率。

同時脫硫漿液鹽類富集，產生鹽效應（某些難容電解質物質在加入強電解質的情況下，比在純水中的溶解度大，并且隨著強電解質越多，溶解度越大。這種現象叫做鹽效應。）。由于鹽效應，亞硫酸鈣、硫酸鈣溶解度增大，使得SO32-、SO42-濃度增大，擬制了漿液對煙氣SO2的吸收，不僅影響脫硫效率，同時使漿液粘度增大，造成石膏脫水困難。

對該電廠脫硫漿液進行跟蹤檢測分析。將采取中毒漿液進行過濾，取其濾液進行了電導率測量，濾液電導率達到10.2s/cm。而脫硫系統正常運行（脫硫效率高于90%）時，漿液濾液電導率普遍在7.5s/cm以下（電導率在7.5s/cm以上時，脫硫效率很難維持92%的脫硫效率）。

2 脫硫漿液中毒失效的處理

目前由于電廠基本沒有脫硫廢水處理裝置，所以缺乏既環保又行之有效的應對措施，對于1、3類漿液中毒現象，我們采取的措施是拋棄法，通過不斷排漿，補充并補充新鮮水和漿液來降低漿液油含量或鹽含量（降低液體電導率），直到脫硫效率、脫膏恢復正常。但必須指出的是，對于3類中毒現象，有時出現pH值降低，運行人員常常加大供漿量，但仍然不能提高脫硫效率，我們要停止供漿，等到漿液下降到適當位置時，再行供漿。至于2類中毒，最有效的方法是對除塵器檢修，降低原煙氣煙塵含量，否則無法根本消除中毒現象。

3 結束語

總之，要克服避免漿液中毒發生，必須加強脫硫漿液日常監測，保證脫硫工藝水質量，加大正常脫水系統運行時廢水的排放量，減少漿液中鹽類富集；保證石灰石品質；除塵器正常有效運行，減少煙塵進入吸收塔。