石灰石/石膏濕法脫硫效率影響因素的研究

梁澤安

摘 要：火力發電是我國的重要電力生產方式，燃煤過程中會產生大量二氧化硫，對空氣造成污染。與其他方式相比，石灰石/石膏濕法脫硫技術操作便捷度較高，且可靠性強，因此得到廣泛運用。文章結合實際情況從液氣比、石灰石漿液質量及pH值、氧量等多個角度對影響脫硫效率的因素展開分析，以期為推動脫硫技術進一步發展提供理論支撐。

關鍵詞： 脫硫效率；pH值；石灰石漿液；相關措施

【中圖分類號】 P619.22+5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2236-1879（2017）05-0280-01

前言：

石灰石/石膏濕法脫硫技術在火力發電領域中的應用較為廣泛。與其他脫硫技術相比，石灰石石膏濕法脫硫技術具備較高的可靠性和成熟度，對燃煤種類沒有嚴格要求，能夠適應機組負荷變化情況且脫硫效率較高。石灰石/石膏濕法脫硫技術將石灰石漿液作為吸收劑，使用成本較低。石灰石漿液與吸收塔內的SO2發生產生一系列復雜的化學及物理反應，最終生成石膏。

一、液氣比（ L /G） 對脫硫效率的影響

在能夠影響脫硫效率的多種因素中，液氣比（L/G）占據重要地位。液氣比（ L/G）反應出單位體積的煙氣量與噴淋漿液量的比值，代表單位體積煙氣量所需要的堿性漿液量。脫硫過程中，液氣比（ L / G）數值越大，代表單位體積煙氣量與堿性漿液接觸面積越大，各類復雜的物理及化學反應更為充分。當前，脫硫過程中主要通過提升液氣比進行脫硫效率的增加。應當明確的是，脫硫過程中煙氣量與噴淋漿液的吸收存在飽和平衡狀態，當液氣比（ L/G）達到這一飽和數值時，脫硫效率最高，當液氣比（ L/G）超過平衡狀態，脫硫率無法繼續增加。這一過程中，漿液循環泵的投運數量直接決定噴淋漿液的數量，當煙氣量確定時，為提高液氣比（ L/G），需要增加更多數量的漿液循環泵，而當液氣比（ L/G）達到飽和數值時，投運更多的漿液循環泵不僅無法提高脫硫效率，還會提升運行成本，對漿液循環泵造成不必要的磨損，如出口管道、噴嘴、內部葉輪、襯板等，導致設備效果變差。實際狀況下，對漿液循環泵實施檢查維護時，襯板及內部葉輪都存在不同程度的磨損，設備出口管道噴嘴斷裂及堵塞等狀況出現次數較多。

二、石灰石漿液品質及PH值對脫硫效率的影響

除液氣比（ L/G）外，石灰石漿液的品質同樣對脫硫效率產生重要影響。石灰石漿液是石灰石石膏濕法脫硫技術運用過程中的吸收劑，因此，其中的CaCO3含量直接決定脫硫過程中吸收劑的利用率。CaCO3含量含量越高，吸收劑利用率就越高。除CaCO3含量外，石灰石粉末中還含有一定的能夠與煙氣中的F-產生反應生成絡合物雜質，如Al、Mg等，絡合物濃度會對石灰石溶解速度產生抑制作用，進而導致石灰石漿液反應活性下降，影響吸收劑利用率。此外，石灰石粉末顆粒度較大時，吸收液與流過煙氣的接觸面積減少，接觸時間縮短，導致脫硫效率降低。石灰石粉末顆粒度越少，吸收液與流過煙氣的接觸面積就越大，各類物理及化學反應的時間較為充分，脫離效率提升。由此可見，應當盡量減小石灰石顆粒度。但對石灰石進行研磨同樣產生成本。一般狀況下，石灰石粉末顆粒度應達到90% 通過 325 目篩網的標準。石灰石石膏濕法脫硫技術運用過程中，石灰石漿液與流過煙氣中含有的SO2發生化學反應的充分程度對脫硫效率具備決定性影響，pH值代表噴淋漿液中CaCO3等堿性物質濃度。當pH 值到達一定界限時，脫硫效率無法繼續提升，反而出現降低狀況，說明pH值并不是越高越好。造成這一狀況的原因是pH值過高會對Ca的析出起到阻礙作用，抑制石膏物質生成過程，進而降低脫硫效率。一般狀況下，p如果H值達到5.8以上，相應的脫硫效率會出現降低情況。此時石灰石利用率下降，石膏產生過程受到阻礙，且石膏品質降低。

三、其他因素脫硫效率的影響

（一）氧量因素對脫硫效率的影響。

石灰石石膏濕法脫硫技術運用過程中會生成數量較大的CaSO3，在煙氣數量、流速、溫度確定基礎上，如果脫硫過程空氣不足，則會對CaSO4·2H2O的產生起到阻礙，導致生成的石膏品質及脫水效果較差，同時降低脫硫效率。因此，應采用氧化風機等設備增加吸收塔底部漿液氧化風數量，促進SO32- 向SO42-的氧化，為Ca SO4·2H2O的形成提供幫助，提升脫硫效率。

（二）煙氣溫度和煙塵濃度對脫硫效率的影響。

低溫有利于吸收，FGD入口煙氣溫度越低，越有利于SO2氣體溶于將夜，形成HSO3- 。較高的溫度的煙氣與漿液反應，使得SO2 吸收速度降低。原煙氣中的飛灰進入吸收塔后，在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中的Ca2+溶解速率。同時飛灰中的一些重金屬溶解在漿液中，形成的重金屬離子會抑制Ca2+與HSO3- 的反應。煙氣中的粉塵含量持續超過設計允許值，不僅會是脫硫率下降，還會造成噴淋層噴嘴及除霧器堵塞。

（三）氯離子含量對脫硫效率的影響。

氯在系統中主要是以氯化鈣形式存在，去除困難。氯離子會抑制吸收塔內的化學反應，改變PH值，影響脫硫效率，同時氯化物抑制吸收劑的溶解，使石膏中的石灰石含量增加，降低了石膏品質，漿液利用率下降，要達到預期的脫硫效果，就必須增加溶液和溶質使得系統電耗增加。

（四）吸收塔內托盤的安裝對脫硫效率的影響。

石灰石石膏濕法脫硫技術運用過程中，為延長煙氣和石灰石漿液接觸時間，進一步提高脫硫效率，可在吸收塔內部設置托盤。實際脫硫過程中，在吸收塔內設置開孔率為38%的托盤后，脫硫效率基本能夠穩定在98%以上。

結束語：

本文結合實際情況從液氣比、石灰石漿液質量及pH 值、氧量等多個角度對影響脫硫效率的因素展開分析，并根據研究結果提出各類脫硫效率影響因素的最佳范圍，一方面確保脫硫效率，另一方面強調技術的環保性及經濟性，對今后脫硫系統提高效率及各類影響因素的應對具備現實意義。

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