定稿脱硫、脱销系统设备（培训教材）

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1、脱硫、脱销系统设备培训资料脱硫培训教材第一章概述石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺原理及特点一、工艺原理该工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉状，制成吸收浆液（当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆）。在吸收塔内，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，SO2被脱除。吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水后进入烟囱排向大气。烟气从吸收塔下侧进入，与吸收浆液逆流接触，在塔内CaCO3与SO2、H

2、2O进行反应，生成CaSO3•1/2H2O和CO2↑；对落入吸收塔浆浆池的CaSO3•1/2H2O和O2、H2O再进行氧化反应，得到脱硫副产品二水石膏。这两个过程的化学反应方程式如下：2CaCO3+H2O+2SO2=2CaSO3•1/2H2O+2CO2↑（1—1—1）2CaSO3•1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4•2H2O（1—1—2）—170—脱硫、脱销系统设备培训资料图1-1-1所示为石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺示意图。二、原理分析该工艺是采用吸收法来净化烟气的，它包含着物理和化学两个

3、过程。烟气中的在吸收塔内从气相进入液相循环浆液的过程为物理吸收过程，该过程可用薄膜理论解释，分为如下几个阶段：气态反应物从气相内部迁移到相界面→气态反应物在相界面上从气相进入液相→反应组分从相界面迁移到液相内部→进入液相的反应组分与液相组分发生反应→已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的反应物的迁移。整个反应过程主要由气态和液态的扩散及伴随的化学反应完成的，液态中发生的化学反应可加快物质交换速度。1、第一阶段——二氧化硫的吸收二氧化硫的吸收过程包括物理吸收和化学反应两个过程。二氧化硫被吸入

4、水后发生如下反应：H2O+SO2⇌HSO+H+⇌SO+H+（1-1-3）该式表示溶液成分与PH值之间的关系。在PH值为7.2时，生成SO和HSO的混合物；在PH值为5以下时，只存在HSO；在PH值为4.5以下时，SO2和水的混合物比例增大，SO2达到物理溶解平衡。吸收塔内浆液的PH值基本在5～6之间，其中溶解的SO2主要以SO2和HSO的形式存在，为了更有效地捕集SO2，必须在式（1-1-3）中消耗一相反应物，以保持产生的浓度梯度。所以，一方面通过加入氧气（O2）使HSO氧化反应生成SO；另一方面，

5、通过加入石灰石消耗H+。2、第二阶段——硫酸盐的形成二氧化硫吸收到溶液中生成亚硫酸盐HSO。一方面维持SO2的物质交换所需的浓度梯度；一方面引入空气，将HSO氧化成HSO4，并很快分解成SO，这样就保持SO2溶解时所需要的浓度梯度。化学反应式如下：HSO+O2⇌HSO⇌SO+H+（1-1-4）由于释放额外的亚硫酸盐离子SO，使PH值趋于下降。实验证明在有充足的氧化剂的条件下，任何可能少量存在的亚硫酸离子都能直接转化成硫酸根。SO+O2⇌SO（1-1-5）—170—脱硫、脱销系统设备培训资料以固态形式

6、存在的亚硫酸钙晶体，会由于在这一工艺阶段中出现的SO浓度降低而再进入溶液，而且还会进一步反应形成硫酸盐。图1—1—2是亚硫酸盐的氧化与PH值的关系，PH值对亚硫酸根的氧化反应有很大影响，在PH值4.5～4.7点在到最高。除此以外，还有诸如温度和溶液中的杂质（锰、铁、镁等催化激活金属）也起了一定的作用。这些微量的金属主要是通过吸收剂和烟气进入洗涤悬浮液中的。形成硫酸盐之后，俘获二氧化硫（SO2）的反应进入最终阶段，即生成固态盐类结晶，并从溶液中析出。石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺采用石灰石溶液，生成的物

7、质是硫酸钙，从溶液中析出成为石膏CaSO4•2H2O。Ca2++SO+2H2O⇌CaSO4•2H2O↓3、第三阶段——石膏的结晶石膏结晶是最终工艺阶段，对于整个工艺过程是非常重要的，对最终产品的质量产生起决定性的影响。为生产可用的产品必须对石膏的结晶过程进行有效的控制，使石膏结晶能够生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒。在可能的条件下石膏晶体最好形成为粗颗粒和菱形结构，因为层状尤其是针状晶体有结成块的趋势，并形成毡状结构，非常难脱水。因此工艺必须满足以下条件：已形成的石膏在现有晶体上长大，形成极少的新晶

8、体。影响石膏结晶的参数主要是溶液的相对过饱和度σ，晶体的增长还受到晶体生长的时间、机械力、PH值变化等的影响。石膏的相对过饱和度σ的定义表达式：σ=(C-C﹡)/C﹡—170—脱硫、脱销系统设备培训资料式中C——溶液中浓度C﹡——相应的饱和浓度在σ等于0的情况下，分子的聚集与离失平衡，晶体的增长和晶种的生长为0；在σ小于0的情况下，晶体进入溶液直到达到饱和为止；而在σ大于0的情况下，现有的晶体大体上继续长大，而且晶束（小分子团）的聚集会形成新晶种。整个工艺过程必须看成