脱硫工艺原理

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1、1.工艺化学1.1烟气脱硫理论二氧化硫(SO2)是含硫煤在锅炉内燃烧时产生的气体产物。在燃烧时，煤中的硫发生氧化反应，产生各种含有硫的化合物，其中主要是SO2，煤中硫的含量越高，锅炉燃烧后产生烟气中的SO2的含量也越高。由于环境中SO2的排放受到一定限制，所以在SO2排出烟囱进入大气前，有必要脱除并处理所产生的硫化物。同别的气体一样，SO2不仅难以处理而且也难以把它跟别的气体分离开来。比如SO2的蒸发温度和凝结温度分别是-10℃和-73℃，简单的分离法不仅难以操作，费用高，而且不太可行。而向烟气喷水可以吸收其中的SO2，从而使SO2从气态变为液态。这种方法可以把SO2从烟气

2、中分离，但又会引起其它问题。当SO2溶于水中时，产生了一种稀薄但极具腐蚀性的酸性溶液。这个处理过程中，所需的设备是由昂贵的原材料制造的，并需要大量的碱性化学物质（如NaOH）来中和所产生的酸液。可以用石灰石溶液（CaCO3）取代水，把CaCO3溶液喷向烟气，可以吸取出烟气中的SO2，并把它转变成一种便于处理的物质。与把SO2溶于水一样，含有SO2的石灰石溶液也要经过一系列反应，产生亚硫酸钙固体（CaSO3）和硫酸钙固体（CaSO4）。在这一过程中，需注入空气，使CaCO3氧化成CaSO4，而CaSO4又结晶成CaSO4•2H2O(简称石膏)。1.2化学反应描述湿法石灰石脱硫

3、系统中,在气体、液体和固体物质中发生了一系列复杂的、动态的化学平衡反应。从下列反应方程式中可以获悉发生的反应：CaCO3+SO2→CaSO3+CO2(石灰石+二氧化硫→亚硫酸钙+二氧化碳)CaSO3+1/202→CaSO4(亚硫酸钙+氧气→硫酸钙)在湿法石灰石脱硫系统中发生的化学反应可以分为几个步骤,主要步骤是：吸收、中和、再生、氧化和结晶。尽管反应步骤是依次表达的，但其实际却是同时进行的。1.2.1吸收吸收SO2并将其转化成溶液是脱硫过程中的第一步。吸收是将可溶性气体转化成液体的过程。在吸收塔中，当SO2遇到滴状的浆液时就被吸附了，浆液中的水吸收了SO2，使其变成了含有硫

4、元素的酸性溶液，并且把它返回到反应池。吸收过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：SO2（g）+H2O←→HSO3ˉ+H+O2（g）←→O2（aq）1.2.2中和在中和反应中，已溶于水的SO2与石灰石溶液发生反应，产生新的产物：亚硫酸钙（CaSO3）和硫酸钙（CaSO4）或石膏。中和反应发生在吸收塔的喷淋区。然而，形成固体的反应也可以在反应池里发生。中和反应的产物是二氧化碳，它将被排放到大气中。中和过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：HSO3ˉ（aq）+Ca++（aq）←→CaSO3（aq）+H+（aq）Ca++（aq）+H2SO4（aq）←→CaSO4（aq）+2

5、H+（aq）H+（aq）+HCO3ˉ（aq）←→H2O(l)+CO2（g）H+（aq）+OHˉ（aq）←→H2O(l)1.2.3再生添加的反应剂可以调整浆液的PH值，从而使溶液的酸性不至太强。另外，石灰石中含有钙离子，它可以与SO2结合，形成亚硫酸钙（CaSO3）。通过再循环，加料，清除再循环中产生的浆液，湿法烟气脱硫系统就可以持续运行并保持要求的脱硫效率。再生过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：CaCO3（s）+H2O(l)←→Ca++（aq）+HCO3ˉ（aq）+OHˉ（aq）1.2.4氧化氧化过程是物质与氧气结合的过程，通过氧化作用，亚硫酸盐（SO32-）转变成

6、了硫酸盐（SO42-）。当产生的硫酸盐与钙离子结合时就生成了硫酸钙或石膏，产生的石膏易脱水，具有商业用途。由于烟气中氧气的存在，不可避免会发生一些氧化反应。但是烟气中的氧气含量有限，并不能把所有的亚硫酸盐（SO32-）转变成硫酸盐（SO42-）。所以为了保证所有的亚硫酸盐都转变成硫酸盐，特设了一个外部供氧装置来提供反应所需的氧气。氧化过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：HSO3ˉ（aq）+1/202（g）←→HSO4ˉ（aq）1.2.5结晶结晶是指在溶液中发生化学反应，从而使一种物质在溶液中饱和，结晶分离出来。在化学反应池里，亚硫酸盐和硫酸盐都是溶解在水里的，直到溶液

7、达到饱和，不能再溶解任何物质时，亚硫酸盐和硫酸盐才会结晶出来。可以用浆液的浓度来衡量结晶的程度，也可以用溶液中固体的百分含量来表示。为有效的结晶必须保持一定的固体浓度来，而过高的浓度会造成设备的磨损并增加运行的能耗。在循环浆液中，固体浓度和结晶速度必须控制在一定的限制范围内。下列化学反应能反映出结晶过程：Ca+++SO32ˉ+1/2H2O(l)•←→CaSO3••1/2H2O（s）Ca+++SO42ˉ+2H2O(l)←→CaSO4•2H2O（s）1.3潜在问题及系统控制1.3.1结垢异质沉淀是指在新形成的、黏附在杂