石灰石—石膏濕法脫硫工藝應(yīng)用分析

李志國 張諱

【摘 ?要】發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)基本采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫劑為石灰石（CaCO3），吸收塔采用單回路噴淋空塔。原煙氣進入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過除霧器除去水滴，經(jīng)凈煙氣擋板及煙道進入煙囪。反應(yīng)原理為吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏晶體。

【關(guān)鍵詞】石膏晶體;氧化;中和;除霧器

0 ?前言

我公司1×330MW 空冷供熱機組，脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫吸收塔配置三臺漿液循環(huán)泵和與之相對應(yīng)的噴淋層，每臺循環(huán)泵各對應(yīng)一個噴淋層共計432個噴嘴。噴嘴采用螺旋型噴嘴，所噴出的三重環(huán)狀液膜使得氣液接觸效率高，能達到高效吸收性能和高效除塵性能。脫硫氧化風系統(tǒng)設(shè)有2臺氧化風機（一運一備）。

1 ?脫硫系統(tǒng)概述

我公司脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫劑為石灰石（CaCO3），吸收塔采用單回路噴淋空塔。煙氣由引風機排除經(jīng)原煙氣擋板及煙道進入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過除霧器除去水滴，經(jīng)凈煙氣擋板及煙道進入煙囪。反應(yīng)原理為吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏晶體。噴嘴等距均布在每層噴淋層上部，各層角度不同，做到無死角全覆蓋。

2 ?脫硫系統(tǒng)反應(yīng)原理

從煙氣中脫除SO2的過程在氣、液、固三相中進行，發(fā)生了氣-液反應(yīng)和液-固反應(yīng)，SO2在吸收塔反應(yīng)可分為吸收區(qū)、氧化區(qū)、中和區(qū)。

2.1 吸收區(qū)

煙氣從吸收塔下部進入與噴淋漿液逆流接觸，由于吸收塔內(nèi)充分的氣-液接觸，煙氣中氣態(tài)的SO2、SO3等溶解并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的酸性化合物，煙氣中的SO2溶入吸收液的過程幾乎全部發(fā)生在吸收區(qū)內(nèi)。

2.2 氧化區(qū)

過量氧化空氣均勻的噴入氧化區(qū)下部，利用空氣中大量的氧，通過接觸反應(yīng)將HSO3-氧化成H+ 和SO42-。

2.3 中和區(qū)

在吸收塔氧化區(qū)下部被視為中和區(qū)，進入中和區(qū)的漿液中仍有未中和的H+，向中和區(qū)加入新鮮的石灰石漿液，中和剩余的H+提高漿液的pH值和漿液的活性，使?jié){液在進入下一循環(huán)過程中，能重新吸收SO2。

3 ?影響脫硫效率的因素

3.1 煤質(zhì)原因（煤種硫份的含量）

通過脫硫系統(tǒng)的煙氣量及原煙氣中SO2的含量。在脫硫系統(tǒng)設(shè)備運行方式一定，運行工況穩(wěn)定，無其它影響因素時，當處理煙氣量及原煙氣中SO2的含量升高時，脫硫效率將下降。因為入口SO2的增加，能快速的消耗循環(huán)漿液中可提供的石灰石量，同等條件下造成漿液液滴吸收SO2的能力減弱。

3.2 吸收塔漿液PH值

脫硫系統(tǒng)中，漿液pH值是運行人員控制的主要參數(shù)之一，漿液的pH值對脫硫效率的影響最明顯。提高漿液的pH值就是增加石灰石漿液量，當漿液液滴在吸收塔內(nèi)下落過程中吸收SO2堿度降低后，液滴中有較多的吸收劑可供溶解，保證循環(huán)漿液能夠隨時具有吸收SO2的能力。同時提高漿液的pH值就意味著增加了可溶性堿物質(zhì)的濃度，提高了漿液中和吸收SO2的后產(chǎn)生的H+的作用，因此提高pH值就可直接提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。但是漿液的pH值也不是越高越好，雖然脫硫效率隨pH值的升高而升高，但當pH值達到一定數(shù)值后，再提高pH值對脫硫效率的影響并不大，因為過高的pH值會使?jié){液中石灰石的溶解速率急劇下降，同時過高的pH值會造成石灰石量的浪費，并且使石膏含CaCO3的量增大，嚴重降低了石膏的品質(zhì)。因此pH值應(yīng)控制在一個合理的范圍內(nèi)，目前我廠脫硫系統(tǒng)中循環(huán)漿液pH值控制在5.0—5.8之間。

3.3 氧化風量

發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)基本采取強制氧化方式運行，若漿液池內(nèi)氧化空氣供量不足，或氧化空氣進入吸收塔的位置距液面沒有足夠的深度，接觸氧化區(qū)偏小，時間短，漿液中的亞硫酸鹽含量將增加，即HSO3-濃度增大，當其相對飽和度較高時，會發(fā)生亞硫酸鹽嚴重抑制作用（反應(yīng)封閉）。發(fā)生此種情況的現(xiàn)象是運行漿液的pH值下降，而加入石灰石漿液時，pH值也沒有明顯提高，脫硫效率下降，漿液中未反應(yīng)的石灰石濃度增加。因此運行中必須保證進入脫硫吸收塔的氧化空氣量能夠滿足系統(tǒng)需求。

3.4 漿液密度

漿液密度過高時，漿液黏度增大，減少了漿液與煙氣的接觸面積。造成漿液中離子的擴散速度變慢影響脫硫效率，同時漿液密度過高，石膏脫水困難。因此控制漿液密度尤為重要，一般電廠吸收塔漿液密度控制在1.08～1.12g/cm3之間。

3.5 漿液品質(zhì)

漿液指標包括：酸不溶物即（雜質(zhì)）、全碳酸鹽、二水硫酸鈣、Cl-、Mg2+等指標，保證各項指標在合理范圍內(nèi)是保證漿液品質(zhì)的根本依據(jù)，正常運行中如果出現(xiàn)某個指標異常應(yīng)及時分析，查找原因，吸收塔漿液中酸不溶物含量較高，在吸收塔漿液中占一定比重，因此漿液中的水分的比重則相對下降，由于參加反應(yīng)中的水分下降，影響了反應(yīng)速率，其中酸不溶物的增加使吸收塔漿液密度隨之增加，漿液品質(zhì)惡化直接影響脫硫效率。

4 ?控制措施

4.1 漿液密度控制

4.1.1 保持脫水系統(tǒng)連續(xù)運行，嚴格控制漿液密度在1.08～1.12g/cm3區(qū)間運行。

4.1.2 保證石灰石漿液品質(zhì)，減少石灰石酸不溶物進入漿液中。

4.1.3 可定期向事故漿液箱導(dǎo)入部分漿液來控制漿液密度。

4.1.4 根據(jù)負荷情況及脫硫效率控制適當?shù)腜H值。

4.1.5連續(xù)不間斷進行處理廢水。

4.1.6 合理優(yōu)化漿液循環(huán)泵運行臺數(shù)。

4.2 提高氧化效果

4.2.1 提高吸收塔液位運行，加大氧化空間、提高氧化反應(yīng)效率。

4.2.2 盡可能增加原煙氣氧含量，補充氧化風機供氣量不足的問題。

4.2.3 增加增效劑使用量，保證吸收塔內(nèi)反應(yīng)在低氧情況下快速反應(yīng)，減少亞硫酸鹽對石灰石的影響。

4.3 吸收塔漿液PH調(diào)整

低負荷階段維持單臺泵運行，PH值不超過6.3;高負荷階段PH值可控制低些，以凈煙氣SO2含量不超標為準，次控制方式可控制全碳酸鹽含量。

4.4 石灰石漿液品質(zhì)調(diào)整

4.4.1 控制石灰石漿液密度在1.2g/cm3以上，保證石灰石漿液濃度。

4.4.2 保證石灰石細度，提高石灰石活性，使?jié){液與SO2充分反應(yīng)。

4.5 石灰石品質(zhì)要求

保證石灰石進貨渠道穩(wěn)定，聯(lián)系廠家提高石灰石品質(zhì)，嚴把產(chǎn)品接收質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格產(chǎn)品進廠。

4.6 增效劑添加

添加增效劑需連續(xù)進行，保證增效劑濃度，防止失效。

4.7 定期對工藝水水質(zhì)，石灰石漿液品質(zhì)進行監(jiān)督試驗，保證監(jiān)測指標正常。

5 ?結(jié)束語

隨著機組運行時間的增長，進入漿液里的雜質(zhì)逐漸增加，漿液中酸不溶物逐漸增多，會使?jié){液品質(zhì)逐漸惡化，需要我們時時關(guān)注漿液品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)異常及時分析、解決，確保脫硫系統(tǒng)正常運行。

參考文獻：

[1]石灰石-石膏濕法煙氣脫硫運行 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?禾志強 ? 趙麗萍等主編，

[2]中國電力出版社

作者簡介：

李志國：（1973-），男，北京大學(xué)，軟件領(lǐng)域工程，工程碩士，內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司總工程師。

張 ?諱：（1981-），男，專科學(xué)歷，技師，內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司發(fā)電部經(jīng)理助理兼鍋爐主管，負責鍋爐運行技術(shù)管理。

（作者單位：內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司）