热力设备论文—湿法烟气脱硫工艺

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1、湿法脱硫工艺属于煤燃烧后的脱硫技术。整个脱硫系统位于空气预热器、除尘器之后，脱硫过程在液态下进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，脱硫过程的反映温度低于露点，所以脱硫后的烟气一班需经进一步加热才从烟囱排出。湿法烟气脱硫过程是汽液反应，具有脱硫反应速度快，脱硫效率和吸收剂利用率高，工艺简单可靠、运行成本低、性能好等优点，适合于火力发电厂锅炉排烟脱硫。在我国，重庆珞璜电厂首次引进了日本三菱公司的石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫装置与两台360MW燃煤机组相配套。机组燃煤含硫量为4.02%，脱硫装置入口烟气二氧化硫浓度为

2、3500ppm，设计脱硫效率大于95%。从最近几年电厂的运行情况来看，该工艺的脱硫效率很高，环境特性很好。不过，设备存在一定的结垢现象，防腐方面的研究也有待加强。该工艺的流程图见下图。湿法烟气脱硫的吸收剂主要是石灰石和石灰，石灰石的成分主要是Ca2CO3，石灰的主要成分是CaO。湿法烟气过流工艺系统的工作过程是：来自锅炉引风机出口的烟气经FGD系统的增压风机（BoosterUpFan,简称BUF）提升压头，进入气—气加热器（GasGasHeater，简称GGH）降温，高温原烟气经降温后进入吸收塔。烟气通过吸收塔后

3、，烟气中的SO2被喷淋浆液吸收，同时烟气在吸收塔内被冷却。吸收塔循环泵从反应罐中连续不断的将浆液送至一个或多个插入吸收塔内的喷淋母管中，每根母管上有许多支管，支管上装有数量众多、各自独立的雾化喷嘴，浆液经喷嘴雾化成细小的液滴喷出。吸收塔塔体的下面是反应罐，两者成为一个整体，反应罐既是手机喷淋浆液的容器，又是塔体的基础。经洗涤后的烟气在离开吸收塔系统之前需通过除雾器（MistEliminator，简称ME），出去烟气中夹带的浆体液滴。离开除雾器（ME）之后，清洁、饱和烟气在返回到气—气加热器（GGH）中被加热，提升

4、烟温后，经FGD系统出口烟道，有烟囱排入大气。石灰石—石膏湿法FGD系统主要工艺过程如下：（1）混合和加入新鲜的吸收液。（2）吸收烟气中的SO2并反映生成亚硫酸钙。（3）氧化亚硫酸钙生成石膏。（4）从吸收液中分离石膏。相对应的化学反映方程式如下：气相SO2被液相吸收反映为SO2(l)+H2O«H2SO3(l)(1-1)H2SO3(l)«H++HSO3-（1-2）HSO3-«H++SO32-(1-3)石灰石吸收剂溶解、中和反应为：CaCO3（s）®CaCO3（l）(1-4)CaCO3（l）+H++HSO3-®C

5、a2++SO32-+H2O+CO2(1-5)Ca（OH）2®Ca2++2OH-(1-6)Ca2++2OH-+H++HSO3-®Ca2++SO32-(1-7)SO32-+H+®HSO3-(1-8)氧化反应为：SO32-+1/2O2®SO42-(1-9)HSO3-+1/2O2®SO42-+H+(1-10)结晶析出为：Ca2++SO32-+1/2H2O®CaSO3·1/2H2O(s)(1-11)Ca2++SO32-+2H2O®CaSO4·2H2O(s)(1-12)总反应方程式为：CaCO3+1/

6、2H2O+SO2®CaSO3·1/2H2O+CO2(g)(1-13)CaCO3+2H2O+SO2+1/2O2®CaSO3·2H2O+CO2(g)(1-14)Ca（OH）2+SO2®CaSO3·1/2H2O+1/2H2O(1-15)Ca（OH）2+SO2+1/2O2+H2O®CaSO3·2H2O(1-16)石灰石—石膏脱硫工艺过程的脱硫反应速率取决于上述四个控制步骤。下面将分别介绍这四个步骤。（一）烟气中SO2被吸收的过程SO2是一种易容的酸性气体，经扩散作用，进入液相中与水反应生成亚硫酸（H2SO3），如反应

7、式(1-1)所示。亚硫酸快速分解成亚硫酸氢根离子（HSO3-）和氢离子（H+）【见式（1-2）】。有反应式(1-3)可知，只有在氢离子较少，即pH值较高时，亚硫酸氢根离子才会电离产生较高浓度的亚硫酸根离子（SO32-）。而反应式(1-1)、（1-2）、(1-3)都是可逆反应，为了能继续进行SO2的吸收，吸收液中的氢离子就必须被大量中和掉，以使反应想正方向进行。否则循环浆液的pH值就会降低，即浆液中的氢离子增加，酸度就会增加。当SO2溶解达到饱和后，浆液就不再吸收SO2。在中和氢离子是，亚硫酸根离子的作用主要取决于

8、吸收塔中的循环浆液的pH值。在石灰石脱硫工艺中，pH值一班控制在4.8~5.4。（一）吸收剂溶解和中和反应上述一系列反应步骤中，最关键的是反应式(1-4)、(1-5)、(1-6)，即Ca2+的形成。因为SO2正是通过Ca2+与SO32-或SO42-化合而得以从溶液中除去的。CaCO3是一种极难溶的化合物，其中和作用实质上是一个向介质提供Ca2+的过程，这一过程包括固体Ca