影响石灰_石灰石湿法烟气脱硫的因素分析

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万方数据新疆环境保护20∞，25(1)：36．38I“瑚∞撇mn晴e以∞ofx虹啦蚰g影响石灰／石灰石湿法烟气脱硫的因素分析任如山(南方冶金学院，江西赣州341000)摘要：本文通过对石灰／石灰石汪法烟气脱硫工艺过程的分析，总蛄出原烟气中参数的变牝和工艺过程主要控制参数的改变对熘气耽硫效率的影响规律，对运行实践有一定的指导意，L。关键词：烟气脱硫；sq；脱硫+；影响因素中圈分类号：)(5l；x701．3文献标识码：A文章埔号：1008—230“2003)01—0036—03AIla蜘血gFa血叫0f蛐嘲oIII妇／I蛔蓐t0Ile珊Proc懈mGasDe袖l一蠲鼬．IIENRu一号ll肌(N锄姗Metallurgycouege，JiaI培xiGaIIzI姗341000，aliIla)．Envir锄mentalPIo脚d帆0f)(inji嘶g20Q3，25(1)：36“38Abs劬Id：n咖曲明8ly面flglim巴／hl∞tonew就proc∞Bnueg曲d黯Ill如ri硪旺onp10c黜，mea而cle8删旧up耐g删Ⅱuega8pE曲Il坝髓幽鞠霉e强d础∞咖dpa璃雠眦dl曲辨证p10ce88bml肌恍碍gIll胍pat【emof{luegasde叫媳埘z幽e伍cier。cyBnd“8p强池s8船8鲥出Ir★ce靴妣南rope枷。】gpmcⅡce．1畸wor凼：nue掣d删】矗ld翻lti∞；“hdi商de；d刚h血iIlg删e；innu髓ce&tof1前盲在现有的烟气脱硫工艺中，湿法石灰／石灰石烟气脱硫(F伽})洗涤工艺技术最为成熟，运行可靠，应用也较广泛。FGD技术的特点是整个脱硫系统位于烟道的末端、除尘系统之后，脱硫过程在溶液中进行。脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其脱硫过程的反应温度低于露点，所以脱硫以后的烟气一般需经再加热才能从烟囱排出。湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速度快。脱硫效率高，钙利用率高，在ca／s=l时可达90％以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫uJ。石灰／石灰石湿法烟气脱硫工艺涉及到一系列的物理和化学过程．脱硫效率取决于多种因素。在原料来源方面，工艺水品质、石灰／石灰石粉的纯度和粒度(即吸收剂粒度)等都会直接影响脱硫化学反应活性；在工艺控制方面，石灰／石灰石粉的制浆浓度、浆液的pH值、烟气温度、吸收液的过饱和度、液气比uG、石膏旋流站排出的废水流量设定等都与脱硫效率有关，而湿法Hm关键设备的运行和控制方式将决定脱硫效果和最终产物石膏的品质；原烟气参数如温度、s02浓度、氧量、粉尘浓度等也不同程度地影响脱硫反应进程。2湿法烟气脱硫工艺过程分析烟气脱硫系统包括脱硫风机、气—气加热器、吸收塔、石灰石制浆系统、石膏脱水系统和废水处理等部分，其中吸收塔是烟气脱硫工艺的关键部分(见图1)。湿法烟气脱硫工艺的主要原理是以石灰或石灰／4蝴气．W一齑／原烟气。』’，__／飘化至．【。≥圈1吸收塔结构示意Rg．1D；叼帆唧胡c8b曲0fab帆pti∞∞luI衄啦呲u坤1．气一气加热器；2．脱硫风机；3．吸收塔；4．除雾器；5，循环泵；6．搅拌器；7．旁路烟道收稿日期：2002—10一30 万方数据第1期任如山：影响石灰石／石灰石湿法烟气脱硫的因素分析37石浆液作为脱硫吸收剂，在吸收塔内对含有S02的烟气进行气一液一固交换。使S啦与浆液中的碱性物质发生化学反应生成cas03和cBs04而将s02脱除，其有关反应如下：在水中，气相sq被吸收并经下列反应离解osQ(气)+№O—一S02(液)+H20s02(液)+H20一一H++陋q一一一2H++S03。2由于H+被OH。中和生成H20，使得这一平衡向右进行。OH一是由水中溶解的石灰或石灰看产生的，且鼓人的空气将G02带走。CaC吗—一cf++G03‘2Cao+H20—呻CB(OH)2——·Ca2++2伽一co产+H20一一OH。+H003一呻20H一+C02(液)c啦(液)+H20—一c鸣(气)+玛O鼓入的空气也可用来氧化IIS03。和s呼一，最后生成石膏沉淀物。磁03一+I／202—一s042一+H+s鸭2一+l／202—一s0．2。Ca2++S042一_CaS04从湿法烟气脱硫工艺过程和化学反应过程来看，不难发现：提高烟气与混合浆液的接触反应时间、增加浆液循环量、增加氧量、控制吸收塔浆液合理的pH值等措施都将有利于s02的吸收、脱硫率的提高和石膏的形成。[““。3影响湿法烟气脱硫效率的因素分析[2—4】湿法烟气脱硫效率不仅与原烟气参数有直接关系，而且与一些主要工艺控制参数有很大的关系，如：浆液的pH值、烟气温度、吸收剂粒度、吸收液的过饱和度、添加剂种类和浓度、液气比L／G等。以下就这些因素对脱硫效率的影响进行分析。3．1浆液的pH值从以上吸收S晓的反应式不难看出，高pH值的浆液环境有利于s02的吸收，而低pH值则有助于ca2+的析出，二者互相对立，因而选择一合适的pH值对烟气脱硫反应至关重要。浆液的pH值对S02的吸收影响很大，新鲜浆液的pH值通常控制在8．9，但也有人认为，从经验数据来看，石灰浆液的pH值必须控制在6．9—8．9。不管怎样，吸收s02后，讲值都会下降，当pH低于6时，下降速度减缓，而当pH值低予4时。几乎不再吸收S02。3．2吸收温度根据吸收过程的气液平衡可知．吸收温度越低越有利于吸收S02。可以采取预冷却的办法或直接通过气—气加热器降温后烟气再进入吸收塔，以提高s魄吸收率。但温度过低会使吸收s02反应的速度下降。3．3粒度对于石灰而言，在水合作用后生成很细的粒子，所以不存在粒度问题。对于石灰石，粒度的大小直接影响有效反应面积的大小，通常粒度愈小，脱硫率及石灰石利用率愈高，但石灰石的粒度愈小，破碎的能耗愈高。一般宜控制在200一3∞目。3．4吸收液的过饱和度石灰一石灰石浆液吸收s02后生成cas03和caSot，在循环操作中，饱和或过饱和的溶液会在设备或管道表面结晶引起堵塞，故吸收液应维持在饱和度以下。由于CaS03和CBS04溶解度随温度变化不大，而且两者都能强烈发生过饱和，所以用降温的办法难以使两者从溶液中结晶出来。因为溶解的盐类在同一盐的晶体上结晶比在异类粒子上结晶要快得多，故在循环母液中添加c渤I·2H20作为晶种，使casq过饱和度降低至正常浓度，可以减少因cd04而引起的结垢。cas鸭晶种的作用较小，通常是在脱硫系统中设置充气槽将QS吗氧化成caso．，从而不致干扰cas0‘．2H20结晶。向吸收液添加禽有h瑶+、caCl2或己二酸等添加荆也可降低cas03和c8s04的过饱和度，以防止结垢。己二酸可起缓冲溶液pH值的作用，抑制气液界面上由于SQ溶解丽导致的pH值降低，使液面处的s02浓度提高，加速液相传质，可大大提高石灰或石灰石的利用率，从而提高s02的吸收率【2】。3．5添加荆的种类和浓度【4J 万方数据38新疆环境保护第25卷添加剂有有机类和无机类之分。如二元羧酸己二酸、戊二酸、丁二酸等和M90等等。浙江大学化工系在旋流板塔烟气脱硫装置中，用有机废酸(NaAd)作禚加剂在不同液气比和进口s02不同浓度条件下，对石灰石灰石脱硫效果的影响进行了试验研究，结果表明，效果明显，当L／G≤5L／一时，脱硫率净增值>lo％；【／G≥5【／岔时，仍有5％的净增值。这是由于N且Ad具有表面活性作用和pH缓冲作用，强化传质，促进了s02、ca(0H)2或caG03的溶解，并增加了传质一反应的有效面积，从而提高了总反应速率，因而提高了s啦的脱除率和吸收的利用率，并具有缓蚀作用。石发恩的硕士论文对新型高分子添加荆进行了研究。在液气比L／G=5．o、石灰浆浓度为3％的条件下，燃烧器产生的低浓度s呜烟气在湍球塔内的脱硫对比试验研究结果表明高分子脱硫添加剂的作用效果明显，添加不同种类和不同浓度的添加剂都能有效提高脱硫率。3．6液气比L／G【20增大液气比则吸收过程的推动力增大，有利于S02吸收。但液气比超过一定程度，吸收率将不会有显著提高，而吸收剂及动力的消耗将急剧增大。L／G与脱硫率的关系见图2。当pH值为7、液气比(L／G)为15时，脱硫率已接近100％。术*堪霍1009590／，，／751015202){L／G)／(L／m’)围2L／G与脱硫率的关系Hg．21he—m啪hipbeh煳I／c柚d出口曲吨ils觚o3．7浆液循环量新鲜的石灰或石灰石浆液喷辛}}下来与烟气接触后，sq等气体与吸收剂的反应并不完全．需要不断地循环反应。因为这样加大浆液循环量的同时，也就加大了ca(伽)2或cacq与S02的接触反应时间，从而提高了S02的去除率。此外，增加浆液循环量。将促进混合液中的璐03一氧化成s04“，有利于石膏的形成。3．8氧量在吸收荆与so：反应过程中02也参与其化学过程，使HS03。氧化成s04“，有试验证明，在烟气量、S02浓度、烟气温度(即吸收温度)等参数基本恒定的情况下氧量对脱硫率的影响曲线，随着烟气中也含量的增加，cas0．·2H20的形成加快，脱硫率也是上升为势。3．9烟尘原烟气中的飞灰或粉尘在一定程度上阻碍了s02与吸收剂的接触，降低了cf+的溶解速率，同时飞灰中溶出的一些重金属离子会抑制ca2+与艇伤一的反应，进而影响脱硫效果。4结语在湿法烟气脱硫过程中，烟气与脱硫吸收剂的接触反应时间越长、吸收塔浆液循环量越多越有利于脱硫率的提高。当进入吸收塔的原烟气中也含量高、烟尘浓度低、烟气温度低等都对脱硫效果有利，氧量一定时．增开一台氧化风机能提高脱硫效率。控制好吸收塔浆液pH值，可使烟气脱硫保持较好的脱硫效果和石膏品质，pH值太高不利于ca2+的析出和石灰或石灰石的充分利用，pH值过低则影响s啦的吸收。同时若控制好石灰石的粒度、吸收液的过饱和度、适当增大液气比，选择好不同种类和浓度的添加剂，可获得较好的脱硫效果。参考文献[1]郝吉嘲．王书肖，陆束琪．粒壤二氧化硫污袋控．4技末手册[M]．北京：化擎工业出点牡．嬲．粥．【2]来世勇．环境与工生气体净化技术(M]．北京：化学工业出版社．0∞1．375—376．矗J用祖飞，奎．『蓉．影响湿洼翊气脱琉鼓丰的目素分析n】．渐江电力．2001，(3)：42．【4】石炭甚．低浓度二氧化硫烟气治理一石走湿武烟气脱硫新型添加荆研完fD】．赣州：南方墙奎学院硝士论文．2002．作者简介：任如山(1婀5一)．男，由才冶堂学臆研士研完生，主要从事蔼气眈藏和太气圩采拉制的研究。