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1、交流与探讨安庆科技2011年第2期石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化空气研究齐海摘要:石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺(WetLimestoneGypsumFlueGasDesulphurizationProcess)是目前火电厂烟气脱硫应用最广的工艺,喷淋塔是石灰石-石膏湿法烟气脱硫主流吸收塔技术。吸收塔浆液氧化分为自然氧化、抑制氧化、强制氧化工艺。强制氧化是目前通常采用工艺,主要受吸收塔浆池浆液深度、自然氧化率、浆液密度(包括溶液中溶解的固体和悬浮固体)、浆液温度、pH值、空气压力等影响,而且采用不同的氧化空气设计形式也会影响设备布置、运行要求和总的效果。提出了
2、强制氧化工艺的氧化空气量和压力计算方法,计算公式。关键词:氧化空气;石灰石-石膏湿法烟气脱硫;火电厂[5]第一节绪论体上沉淀,从而避免设备表面上的结垢。石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WLST-FGD)因脱硫系统的结垢和堵塞在湿法烟气脱硫工艺中其脱硫效率高、工艺成熟、安全性可靠性高、系统运经常发生,而且非常严重。行稳定、维护简单、投资成本与运行成本较低、脱硫1.1.1自然氧化工艺副产物可综合利用等优势而成为目前火电厂烟气脱早期的石灰石石膏湿法烟气脱硫技术一般是非硫最常采用的工艺。强制氧化技术,仅利用烟气中所含的氧可氧化部分氧化空气系统是石灰石-石膏湿法烟气脱硫核
3、亚硫酸钙,即发生自然氧化,其脱硫效率较低,仅心SO2吸收系统中重要的子系统之一。氧化空气系30%-80%。在自然氧化中如果氧化率达不到一定统氧化工艺的正确选取和设计与否,将直接影响到程度,则不能产生足够的石膏晶种使石膏晶种迅速整个脱硫系统的投资成本以及脱硫性能。增长,导致石膏在吸收塔浆池内生成CSS垢。1.1氧化工艺现状分析1.1.2抑制氧化工艺[7]石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺分为自然氧化根据有关文献的研究,二氧化硫水溶液的液2+工艺、强制氧化工艺和抑制氧化工艺。氧化自然涉相氧化反应主要是微量元属(如Mn、Fe2+等)催及到氧化率,研究表明,当浆液中亚硫
4、酸盐的氧化率化作用的结果,如无微量金属存在,则氧化速率可忽在15%至90%范围时,脱硫系统易发生石膏结垢;略。因此,采用螯合剂及抗氧化剂将微量金属屏蔽当氧化率在15%以下时,易发生CSS(CalciumSul-起来或清除链反应自由基,可达到抑制氧化或使氧fateandSulfite,亚硫酸钙和硫酸钙的混合晶体)共化率降低的目的。在工业应用中较常采用的螯合剂[6][8][9]沉淀,此时对石膏来说是在非饱和状态下进行,及抗氧化剂主要有硫代硫酸钠、元属硫等。采其结垢现象便不会发生;当氧化率在90%至95%以用抑制氧化方式控制石膏结垢存在的问题是脱硫副上时,浆液里
5、有石膏晶体存在,硫酸钙将首先在其晶产物为较细的亚硫酸钙半水合物固体,过虑脱水困·31·安庆科技2011年第2期交流与探讨[1,2]难。主流吸收塔技术。常规石灰石-石膏湿法烟气1.1.3强制氧化工艺脱硫工艺已是成熟技术。喷淋空塔技术理论也逐渐强制氧化是通过向石灰石.石膏湿法烟气脱硫从早期的双膜渗透理论演变为液滴表面更新理论。核心装置一吸收塔底部浆池强制中鼓入空气,使生为了优化脱硫装置设计,尤其是吸收塔设计,CFD成的重亚硫酸钙Ca(HSO3)2浆液在过量空气中氧软件常常被应用于烟气脱硫装置数值模拟。在烟气的作用下充分氧化为硫酸钙并结晶生成石膏脱硫过程中,物理
6、反应和化学反应的过程相对复杂,(CaSO4·2H2O),氧化反应趋于完全,氧化率高于吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区三部分组成,在吸90%至95%,并保持足够的浆液含固量(12%),以收塔浆池(氧化区和结晶区组成)和吸收区,不同的提供石膏结晶所需的晶种。此时,石膏晶体的生长层存在不同的边界条件。吸收塔内脱硫化学反应模占优势,可有效控制结垢。强制氧化的引入还有助型,见图2-1。现将重要的物理和化学反应原[3,4]于提高脱硫效率,为减少液气比提供了条件,烟气处理原理描述如下:理量及二氧化硫浓度变化时的负荷适应性都比自然氧化形式和抑制氧化形式优越,石灰石利用率高,
7、脱硫副产品为石膏,具有较高的商业价值,同时避免了二次污染。实验表明强制氧化及抑制氧化均能提高脱硫效率及石灰石中CaCO3的利用率,但对浆液pH值的影响正好相反,强制氧化使浆液pH值下降的更快,[12]而抑制氧化则使浆液pH值有所提高。1.2强制氧化研究目的形成石灰石-石膏湿法烟气脱硫强制氧化工艺理论技术体系,为工程设计提供理论依据。图2-1WLST-FGD吸收塔化学反应模型对于吸收塔浆液的强制氧化反应机理,目前关2.1SO2溶解注的是氧化过程及亚硫酸钙/重亚硫酸钙的氧化,以在吸收区,烟气和液体强烈接触,传质在气液接预防和解决实际工程中的结垢问题。触表面发生
8、,烟气中的SO2溶解并转化成亚硫酸。1.3强制氧化研究内容SO2+
