影響燃煤電廠濕法煙氣脫硫效率的主要因素

杜山鋒

摘要：近年來，酸雨天氣頻現，環境污染問題愈發嚴峻，燃煤發電廠排放的煙氣含有的SO2是形成酸雨等災害天氣的主要因素。而電廠的煙道氣中含硫量較高，產生的SO2超過了國家和地方規定的排放標準，加劇酸雨的形成，加劇對環境的危害，因此通過高效煙氣脫硫技術控制火電廠的SO2排放對于改善我國的大氣環境質量有著十分重要的意義。石灰石—石膏法脫硫工藝是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術，目前燃煤火力發電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。

關鍵詞：濕法;煙氣脫硫效率;影響因素

1、石灰石-石膏濕法脫硫工藝流程

1.1脫硫系統簡介

石灰石-石膏濕法脫硫技術是當前國內外應用范圍最廣的煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization，FGD）技術，是目前世界上應用最多、SO2控制最有效、技術最為成熟的燃煤電廠煙氣脫硫技術。它采用價廉易得的石灰石作為脫硫吸收劑，使石灰石（CaCO3）漿液與含有SO2的煙氣在吸收塔內發生化學反應，生成脫硫石膏CaSO4·2H2O，剩余煙氣經除霧器后，達到環保要求，再由換熱器加熱升溫后通過煙囪排向大氣。

具體脫硫化學反應過程如下：

SO2+H2O=HSO3-+H+

2CaCO3+H2O+2SO2→CaSO3·1/2H2O+2CO2

CaCO3+H+=HCO3-+Ca2+

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O

1.2脫硫系統工藝流程

WFGD系統主要包含煙氣系統、SO2吸收及氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統、脫硫廢水處理系統。核心部分為吸收塔SO2吸收及氧化系統。整個工藝流程圖如圖1所示。

2、影響脫硫效率的主要因素

濕法煙氣脫硫系統是一個多重反應多重介質同時進行的復雜裝置，而煙氣脫硫效率是反應吸收塔脫硫系統吸收SO2能力的指標，也是衡量吸收塔脫硫設備是否正常運行的重要指標。

對此，探索影響濕法煙氣脫硫效率的主要因素，為脫硫系統運行優化，降低運行成本，為脫硫效率的提高提供參考根據。

2.1吸收塔漿液pH值對脫硫效率的影響

吸收塔內漿液pH值的控制是提高脫硫效率，掌控石膏品質的關鍵環節。漿液pH值在實際運行中對于吸收塔內傳質性能有著一定影響，具體表現在以下方面：首先，吸收漿液的pH較高，液相主體傳質系數增大，有利于SO2的吸收，對SO2脫除有利，可減少石灰石漿液對設備的腐蝕作用;其次，當pH值越小時，會有利于石灰石的溶解，鈣離子的析出，但不利于SO2的反應。隨著SO2的吸收，漿液的pH值繼續下降，酸度增加，CaSO3的析出量增加。CaCO3細本顆粒表面被析出的CaSO3包圍，阻礙了CaCO3的繼續分解，繼而使pH值繼續降低，反而會抑制SO2吸收反應的進行。所以在實際生產作業過程中，一般情況下，石灰石漿液的pH值控制在5.0-5.8比較合適的控制范圍。

2.2Ca/S比對脫硫效率的影響

Ca/S比反映了漿液內固體含量的高低，塔內反應影響著石膏的結晶。提高Ca/S比值，有利于漿液對SO2的吸收。但過高的Ca/S值將導致鈣的利用率低且用石灰石漿液量增大，會導致生成的副產品石膏中增加含有較高質量分數的碳酸鈣，增加石灰石消耗及設備損耗，會對泵、攪拌器等設備產生較大磨損，不利于脫硫系統運行的經濟性。目前火電廠實踐生產中，Ca/S控制在1.02～1.05值間比較合理的范圍。

2.3液氣比對脫硫效率的影響

液氣比是指循環漿液量和標態下的煙氣流量之比。提高漿液循環量會導致凈煙氣含水量增加，增大后續設備的腐蝕，同時加大除霧器的負擔，加劇堵塞除霧器、煙道等，降低了煙氣抬升力，影響脫硫系統的安全穩定的運行;反之，液氣比太低，會使脫硫效率下降。在火電廠實踐運行過程中，液氣比的影響因素主要有噴淋層數、噴淋層間距、噴嘴選型設計、煙氣流速的大小以及煙溫的高低等方面。

2.4入口煙氣溫度對脫硫效率的影響

燃煤火電廠常規FGD入口的溫度約為100-160度左右，這個與燃用煤質、鍋爐燃燒情況有關。這與SO2的吸收過程是一個放熱的過程有關聯，若FGD入口溫度過高，會造成吸收塔內液面SO2平衡分壓上升，導致二氧化硫溶解度下降，脫硫率降低。另外，過高的煙氣溫度還會降低了吸收塔內某些特種材質的使用壽命。SO2的吸收速率隨著溫度的升髙而降低，溫度的升高還不利于反應向生成石膏過程移動。所以在實際的FGD裝置中，通常高溫原煙氣會經過煙氣換熱器（GGH）來降低進入吸收塔的原煙氣溫度或在吸收塔前布置降溫裝置來降低吸收塔入口溫度，提高了脫硫系統的效率。

2.5入口煙氣含塵濃度對脫硫效率的影響

吸收塔在運行中若因除塵器故障等原因會使FGD入口煙塵增加，煙氣中約75%的飛灰留在了漿液中，致使從而會降低脫硫效率。煙塵中的HF（氟化氫）進入脫硫塔與水接觸，與CaCO3中Ca2+與F-發生反應生成CaF2，同時，飛灰中的鋁離子溶解進脫硫塔內的漿液中，生成A1Fn多核絡合物阻礙了石灰石的消溶，導致漿液pH值下降。同時灰塵中的重金屬離子如Hg、Mg、Cd、Zn等會抑制Ca2+與HSO3-的反應，進而影響脫硫效率和石灰石的利用率。此外，飛灰化合成復合物，形成石灰石顆粒表面包膜，降低活性，也會影響生成石膏副產品的品質。

2.6石灰石品質對脫硫效率的影響

石灰石作為吸收劑，品質的優劣影響著脫硫FGD系統的性能、可靠性以及脫硫效率。

石灰石純度低，供應量就大，影響了脫硫反應的速率，增加了吸收塔的負荷，使吸收塔的漿液密度不易控制，生成石膏的純度下降。

3、結語

結合運行實踐生產中脫硫系統的反應原理，分析了脫硫系統的pH值、液氣比、石灰石品質等影響脫硫效果的各種因素。通過對根據每個電廠的實際情況如從設備影響上控制液氣比;從煙氣影響上控制入口煙溫，粉塵濃度;從脫硫劑影響上控制石灰石品質;從運行參數上控制吸收塔的pH值。

參考文獻：

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（作者單位：神華國華孟津發電有限責任公司）