石灰石粉品质对脱硫效率的影响(环保杂志)

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1、石灰石粉品质对湿法烟气脱硫性能的影响庄沪丰(浙江钱清发电有限责任公司)摘要:文章结合本公司实践介绍了石灰石湿法脱硫过程的主要反应,分析了石灰石成分、石灰石粉粒径（细度）、石灰石粉（吸收剂）的反应活性对湿法烟气脱硫系统性能的影响，及对问题的处理经验。关键词：石灰石粉；湿法烟气脱硫；FGD；性能锅炉排烟中的SO2是一种酸性气体，FGD系统需要用一种碱性物质来中和烟气中的SO2，从理论上讲，只要能中和SO2，在反应速度上有实用价值的碱或弱碱性盐都可以作为FGD系统的吸收剂，但是在湿法烟气脱硫工程上采用最多的是储量丰富价格低廉的石灰石。一、石灰石的成分及一般特性石灰石岩是地壳中分

2、布最广的矿产之一。按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。中国石灰岩矿产资源十分丰富，作为水泥、溶剂和化工用的石灰岩矿床已达八百余处。产地遍布全国，各省、市自治区均可在工业区附近就地取材。石灰岩的矿物成分主要为方解石（主要成分是CaCO3）、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些杂质。不溶于水，易溶于酸，能和各种强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出CO2。石灰石煅烧至900℃以上（一般为1000~1300℃）时分解转化为石灰（CaO），放出CO2。石灰（CaO）也是FGD系统一种重要的吸收剂。石灰岩在冶金、建材、化工、轻

3、工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料，随着我国节能减排工作的加强，石灰岩在环保领域也会得到更广泛的应用。石灰石在黑色金属和有色金属冶炼、水泥工业、轻化工业、建材工业都有具体的工业指标或化学成份要求。在我国，大多数发电厂的湿法FGD系统直接购入石灰石粉用作吸收剂，这样，FGD系统占地面积小，工序简单。也有些大型湿法FGD系统在厂内建湿磨或干磨车间，购买块状石灰石，磨粉制浆，以供使用。因FGD装置的设计和运行特点，可以随石灰石成分作一定的变化，因此，对石灰石成分的要求目前还没有一个统一的标准。各脱硫公司多根据自己积累的运行经验，对石灰石或石灰石粉的成分（主要是C

4、aC03含量）、细度、反应活性等指标提出相应要求。二、石灰石湿法脱硫过程的主要反应石灰石湿法脱硫过程是典型的气体化学吸收过程，在洗涤烟气的过程中发生了复杂的化学反应。从烟气中脱除SO2的过程在气、液、固三相中进行，发生了气一液反应和液一固反应。主要步骤如下：1．气相SO2被液相吸收的反应SO2(g)+H2O←→H2SO3(1)（1）╋━H2SO3(1)←→H+HSO3（2）━╋2━HSO3←→H+SO3（3）SO2是一种极易溶于水的酸性气体，在上述反应式中，SO2经扩散作用从气相溶人液相中，与水生成亚硫酸H2SO3，H2SO3迅速离解成亚硫酸氢根离子━╋━(HSO3)和氢

5、离子（H)。只有当pH值较高时，HSO3的二级电离才会产生2━较高浓度的SO3。以上（1）、（2）反应都是可逆反应，要使SO2的吸收不╋断进行下去，就必须中和电离产生的H，即降低吸收液的酸度。CaCO3的作╋用就是中和H。当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸度将迅速提高，pH值迅速下降，当SO2溶解达到饱和后，SO2的吸收就告终止。2．CaCO3溶解和中和反应CaCO3(s)→CaCO3(l)(4)╋━2╋2━CaCO3(l)+H+HSO3→Ca+SO3+H20+C02↑(5)2━╋—SO3+H→HSO3(6)2╋上述反应步骤中关键的是

6、式(4)、式(5)，即Ca的形成。CaCO3是一种2╋极难溶的化合物，其中和作用实质上是一个向介质提供Ca的过程，这一过程包括固体CaCO3的溶解<式(4)>和进入液相中的CaCO3的分解<式(5)>。固╋体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中H浓度(pH值)会影响中和反应速2╋度和Ca的形成。2╋2╋2━如上所述，Ca的形成之所以关键，是因为SO2正是通过Ca与SO32━或与SO4化合而得以从溶液中除去。2━╋亚硫酸根(SO3)可以进一步中和剩余的H，但反应式(6)是否发生取决━2━╋于浆液的pH值。浆体液相中的H2S03、HSO3、SO3、和H(即pH值)浓度存在一个

7、平衡关系。当pH值低于2．0时，被吸收的SO2大多以H2S03的形式存在于液相中，随着pH值的升高，当pH值为4-5时，H2S03主要离解成━2━HSO3，当PH值高于6．5时，液相中主要是SO3离子。在石灰石强制氧化FGD工艺中，当pH值控制在5.2以下时，有利于提高石灰石的溶解度和━HSO3的氧化，但不利于石膏的结晶。工艺典型的运行pH值是5.2-5.8，因━此溶解在循环浆液中的S02大多数是以HSO3的形式存在。3．氧化反应2━2━SO3+1／2O2→SO4(7)━2━╋HSO3+1／2O2→SO4+H(8)2━━亚硫酸