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提高石灰石湿法脱硫效率的方法

作者：王鹏

来源：《科学与技术》2018年第20期

摘要：石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前世界上应用最为广泛、工艺最为成熟、适应能力最强的火力发电机组烟气脱硫技术。该文主要介绍湿法烟气脱硫技术，通过阐述了电厂对湿法烟气脱硫的工艺过程，重点描述了影响湿法烟气脱硫效率的主要因素，对实际脱硫系统的优化运行及提高脱硫效率有一定的指导意义。 关键词：石灰石-石膏湿法；烟气脱硫效率 引言

近年来，酸雨天气频现，环境污染问题愈发严峻，燃煤发电厂排放的烟气含有的SO2是形成酸雨等灾害天气的主要因素。而电厂的烟气中含硫量较高，产生的SO2超过了国家和地方规定的排放标准，加剧酸雨的形成，加剧对环境的危害，因此通过高效烟气脱硫技术控制火电厂的SO2排放对于改善我国的大气环境质量有着十分重要的意义。石灰石—石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，目前燃煤火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。该方法具有燃料适用范围广、脱硫效率高、吸收剂利用率高、副产品石膏纯度高等优点。为了保证达到最佳的脱硫效果，本文通过对燃煤火电厂湿法烟气脱硫系统运行的研究，针对影响脱硫效率的主要因素进行了分析，并指出了系统运行中如何控制各项影响因素，进而提高脱硫系统运行的稳定性。

1石灰石-石膏湿法脱硫工艺流程

石灰石-石膏湿法脱硫技术是当前国内外应用范围最广的烟气脱硫

（FlueGasDesulfurization，FGD）技术，是目前世界上应用最多、SO2控制最有效、技术最为成熟的燃煤电厂烟气脱硫技术。它采用价廉易得的石灰石作为脱硫吸收剂，使石灰石（CaCO3）浆液与含有SO2的烟气在吸收塔内发生化学反应，生成脱硫石膏CaSO4·2H2O，剩余烟气经除雾器后，达到环保要求，再由换热器加热升温后通过烟囱排向大气[1]。WFGD系统主要包含烟气系统、SO2吸收及氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统。核心部分为吸收塔SO2吸收及氧化系统。 2影响脱硫效率的主要因素

湿法烟气脱硫系统是一个多重反应多重介质同时进行的复杂装置，而烟气脱硫效率是反映吸收塔脱硫系统吸收SO2能力的主要指标，也是衡量吸收塔脱硫设备是否正常运行的重要指标。对此，探索影响湿法烟气脱硫效率的主要因素，为脱硫系统运行优化，降低运行成本，为脱硫效率的提高提供参考根据。

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2.1吸收塔浆液pH值对脱硫效率的影响

吸收塔内浆液pH值的控制是提高脱硫效率，掌控石膏品质的关键环节。浆液pH值在实际运行中对于吸收塔内传质性能有着一定影响，具体表现在以下方面：首先，吸收浆液的pH较高，液相主体传质系数增大，有利于SO2的吸收，对SO2脱除有利，可减少石灰石浆液对设备的腐蚀作用；其次，当pH值越小时，会有利于石灰石的溶解和钙离子的析出，但不利于SO2的反应。随着SO2的吸收，浆液的pH值继续下降，酸度增加，CaSO3的析出量增加。CaCO3表面被析出的CaSO3包围，阻碍了CaCO3的继续分解，继而使pH值继续降低，反而会抑制SO2吸收反应的进行[2]。所以在实际生产作业过程中，一般情况下，石灰石浆液的pH值控制在5.0-5.8比较合适的控制范围。 2.2Ca/S比对脱硫效率的影响

Ca/S比反映了浆液内固体含量的高低，塔内反应影响着石膏的结晶。提高Ca/S比值，有利于浆液对SO2的吸收。但过高的Ca/S值将导致钙的利用率低且用石灰石浆液量增大，会导致生成的副产品石膏中增加含有较高质量分数的碳酸钙，增加石灰石消耗及设备损耗，会对泵、搅拌器等设备产生较大磨损，不利于脱硫系统运行的经济性。目前火电厂实践生产中，Ca/S控制在1.02～1.05之间比较合理的范围。 2.3液气比对脱硫效率的影响

液气比是指循环浆液量和标态下的烟气流量之比。提高浆液循环量会导致净烟气含水量增加，增大后续设备的腐蚀，同时加大除雾器的负担，加剧堵塞除雾器、烟道等，降低了烟气抬升力，影响脱硫系统的安全稳定的运行；反之，液气比太低，会使脱硫效率下降。在火电厂实践运行过程中，液气比的影响因素主要有喷淋层数、喷淋层间距、喷嘴选型设计、烟气流速的大小以及烟温的高低等。

2.4入口烟气温度对脱硫效率的影响

燃煤火电厂常规FGD入口的温度约为100°-160°左右，这个与燃用煤质、锅炉燃烧情况有关。这与SO2的吸收过程是一个放热的过程有关联，若FGD入口温度过高，会造成吸收塔内液面SO2平衡分压上升，导致二氧化硫溶解度下降，脱硫率降低。另外，过高的烟气温度还会降低了吸收塔内某些特种材质的使用寿命。SO2的吸收速率随着温度的升髙而降低，温度的升高还不利于反应向生成石膏过程移动。所以在实际的FGD装置中，通常高温原烟气会经过烟气换热器（GGH）来降低进入吸收塔的原烟气温度或在吸收塔前布置降温装置来降低吸收塔入口温度，提高了脱硫系统的效率[3]。 2.5入口烟气含尘浓度对脱硫效率的影响

吸收塔在运行中若因除尘器故障等原因会使FGD入口烟尘增加，烟气中约75%的飞灰留在了浆液中，致使从而会降低脱硫效率。烟尘中的HF（氟化氢）进入脱硫塔与水接触，与

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CaCO3中Ca2+与F-发生反应生成CaF2，同时[4]，飞灰中的铝离子溶解进脱硫塔内的漿液中，生成A1Fn多核络合物阻碍了石灰石的消溶，导致浆液pH值下降。同时灰尘中的重金属离子如Hg、Mg、Cd、Zn等会抑制Ca2+与HSO3-的反应，进而影响脱硫效率和石灰石的利用率[5]。此外，飞灰化合成复合物，形成石灰石颗粒表面包膜，降低活性，也会影响生成石膏副产品的品质。

2.6石灰石品质对脱硫效率的影响

石灰石作为吸收剂，品质的优劣影响着脱硫FGD系统的性能、可靠性以及脱硫效率。石灰石纯度低，供应量就大，影响了脱硫反应的速率，增加了吸收塔的负荷，使吸收塔的浆液密度不易控制，生成石膏的纯度下降。石灰石的粒度越细，溶解性就越好，与SO2的反应速度就越快、越充分，石灰石的利用率就越高，脱硫效率就越好[6]。为了确保烟气脱硫效果，通常情况下要求石灰石中CaCO3的质量分数不小于90%，杂质要少，越纯越好，一般石灰石细度在325目，过筛率90%以上最佳，粒径在40-60μm。在整个脱硫SO2吸收及氧化的反应过程中，除上述原因外，像入口烟气中SO2浓度、氧化空气量、氧含量以及吸收塔浆液中的Cl-等也对脱硫效率也有着较大影响，在此不再讨论[7]。 3结语

本文结合运行实践生产中脱硫系统的反应原理，分析了脱硫系统的pH值、液气比、石灰石品质等各种因素对脱硫效率的影响。通过对每个电厂的实际情况如从设备影响上控制液气比；从烟气影响上控制入口烟温，粉尘浓度；从脱硫剂影响上控制石灰石品质；从运行参数上控制吸收塔的pH值、氧化空气量等去选择合适的设计和运行参数，有针对性地控制影响脱硫主要因素，使脱硫运行的相关参数控制在合适的范围内，使其脱硫效率达到设计及环保的各项要求。 参考文献

[1]赵文鹏.浅谈提高石灰石湿法脱硫效率的方法[J].商品与质量，2016.

[2]吴晶晶.浅谈提高石灰石湿法脱硫效率的方法[J].中国高新技术企业，2016（6）：88-89. [3]杨一娜.浅谈石灰石-石膏湿法脱硫技术对脱硝效率的影响[J].价值工程，2016，35（34）：142-144.

[4]仇惠琼.浅谈石灰石——石膏湿法脱硫技术对除尘效率的影响[J].甘肃科技，2016，32（16）：60-61.

[5]杜乐，黄建国，殷文香.一种提高石灰石-石膏法脱硫效率的方法-托盘塔[J].环境与发展，2014，26（3）：196-198.