石灰石—石膏濕法脫硫工藝應(yīng)用分析

李志國(guó) 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(jìn)入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過(guò)除霧器除去水滴，經(jīng)凈煙氣擋板及煙道進(jìn)入煙囪。反應(yīng)原理為吸收液通過(guò)噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個(gè)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(jī)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(tái)漿液循環(huán)泵和與之相對(duì)應(yīng)的噴淋層，每臺(tái)循環(huán)泵各對(duì)應(yīng)一個(gè)噴淋層共計(jì)432個(gè)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(dá)到高效吸收性能和高效除塵性能。脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)（一運(yùn)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(fēng)機(jī)排除經(jīng)原煙氣擋板及煙道進(jìn)入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過(guò)除霧器除去水滴，經(jīng)凈煙氣擋板及煙道進(jìn)入煙囪。反應(yīng)原理為吸收液通過(guò)噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個(gè)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(wú)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(guò)程在氣、液、固三相中進(jìn)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(jìn)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(guò)程幾乎全部發(fā)生在吸收區(qū)內(nèi)。

2.2 氧化區(qū)

過(guò)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(guò)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(jìn)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(jìn)入下一循環(huán)過(guò)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(guò)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(yùn)行方式一定，運(yùn)行工況穩(wěn)定，無(wú)其它影響因素時(shí)，當(dāng)處理煙氣量及原煙氣中SO2的含量升高時(shí)，脫硫效率將下降。因?yàn)槿肟赟O2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(yùn)行人員控制的主要參數(shù)之一，漿液的pH值對(duì)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(dāng)漿液液滴在吸收塔內(nèi)下落過(guò)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(shí)具有吸收SO2的能力。同時(shí)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(dāng)pH值達(dá)到一定數(shù)值后，再提高pH值對(duì)脫硫效率的影響并不大，因?yàn)檫^(guò)高的pH值會(huì)使?jié){液中石灰石的溶解速率急劇下降，同時(shí)過(guò)高的pH值會(huì)造成石灰石量的浪費(fèi)，并且使石膏含CaCO3的量增大，嚴(yán)重降低了石膏的品質(zhì)。因此pH值應(yīng)控制在一個(gè)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(fēng)量

發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)基本采取強(qiáng)制氧化方式運(yùn)行，若漿液池內(nèi)氧化空氣供量不足，或氧化空氣進(jìn)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(shí)間短，漿液中的亞硫酸鹽含量將增加，即HSO3-濃度增大，當(dāng)其相對(duì)飽和度較高時(shí)，會(huì)發(fā)生亞硫酸鹽嚴(yán)重抑制作用（反應(yīng)封閉）。發(fā)生此種情況的現(xiàn)象是運(yùn)行漿液的pH值下降，而加入石灰石漿液時(shí)，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(yùn)行中必須保證進(jìn)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(guò)高時(shí)，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(kuò)散速度變慢影響脫硫效率，同時(shí)漿液密度過(guò)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(biāo)包括：酸不溶物即（雜質(zhì)）、全碳酸鹽、二水硫酸鈣、Cl-、Mg2+等指標(biāo)，保證各項(xiàng)指標(biāo)在合理范圍內(nèi)是保證漿液品質(zhì)的根本依據(jù)，正常運(yùn)行中如果出現(xiàn)某個(gè)指標(biāo)異常應(yīng)及時(shí)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(duì)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(yùn)行，嚴(yán)格控制漿液密度在1.08～1.12g/cm3區(qū)間運(yùn)行。

4.1.2 保證石灰石漿液品質(zhì)，減少石灰石酸不溶物進(jìn)入漿液中。

4.1.3 可定期向事故漿液箱導(dǎo)入部分漿液來(lái)控制漿液密度。

4.1.4 根據(jù)負(fù)荷情況及脫硫效率控制適當(dāng)?shù)腜H值。

4.1.5連續(xù)不間斷進(jìn)行處理廢水。

4.1.6 合理優(yōu)化漿液循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

4.2 提高氧化效果

4.2.1 提高吸收塔液位運(yùn)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(bǔ)充氧化風(fēng)機(jī)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(duì)石灰石的影響。

4.3 吸收塔漿液PH調(diào)整

低負(fù)荷階段維持單臺(tái)泵運(yùn)行，PH值不超過(guò)6.3;高負(fù)荷階段PH值可控制低些，以凈煙氣SO2含量不超標(biāo)為準(zhǔn)，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(xì)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(jìn)貨渠道穩(wěn)定，聯(lián)系廠家提高石灰石品質(zhì)，嚴(yán)把產(chǎn)品接收質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)廠。

4.6 增效劑添加

添加增效劑需連續(xù)進(jìn)行，保證增效劑濃度，防止失效。

4.7 定期對(duì)工藝水水質(zhì)，石灰石漿液品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督試驗(yàn)，保證監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，進(jìn)入漿液里的雜質(zhì)逐漸增加，漿液中酸不溶物逐漸增多，會(huì)使?jié){液品質(zhì)逐漸惡化，需要我們時(shí)時(shí)關(guān)注漿液品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析、解決，確保脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]石灰石-石膏濕法煙氣脫硫運(yùn)行 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?禾志強(qiáng) ? 趙麗萍等主編，

[2]中國(guó)電力出版社

作者簡(jiǎn)介：

李志國(guó)：（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(fù)責(zé)鍋爐運(yùn)行技術(shù)管理。

（作者單位：內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司）