石灰石-石膏濕法煙氣脫硫效率的影響因素與分析

任志華 沈炳耘 王蘇琛

（內蒙古工業(yè)大學 能源與動力工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

燃煤過程中的二氧化硫排放造成嚴重的大氣污染，控制電力行業(yè)二氧化硫排放是實現全國二氧化硫削減目標的關鍵。近兩年，國家采取一系列措施，大力推進火電廠煙氣脫硫工程建設，取得了舉世矚目的成就。目前，在眾多的脫硫工藝中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術發(fā)展較為成熟，應用最為廣泛，也是我國火電廠脫硫應用的主流工藝。

1 濕法煙氣脫硫原理

煙氣從吸收塔下側進入，與吸收漿液逆流接觸，洗滌煙氣中的SO2、HCl和HF等，在塔內進行吸收反應，對落入吸收塔漿池的反應物再進行氧化反應，得到脫硫副產品二水石膏。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的反應機理[3]為:

石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術成熟，設備運行可靠性高，脫硫效率高達95%以上，單塔處理煙氣量大，適應不同含硫量的煤種，吸收劑資源豐富，脫硫副產物便于利用，目前廣泛應用于世界各地。此工藝的缺點是:投資費用高，設備占地面積大，運行費用較高，且設備易腐蝕。

2 影響脫硫效率的因素分析

本論文數據采集于內蒙古某電廠#4機組300MW脫硫裝置，在脫硫系統設備良好、運行正常，通過控制其負荷及煙氣量在一定范圍條件下，對脫硫系統運行參數:pH值、液氣比、入口SO2濃度、入口煙塵含量、含氧量，運用單因素分析方法，作圖觀察其對脫硫效率的影響趨勢。

2.1 煙氣SO2濃度對脫硫效率的影響

機組負荷控制在270-300MW附近，煙氣量為983710～1036113（Nm3/h），入口煙氣溫度為 125-128，pH 值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，運行基本穩(wěn)定，作圖觀察SO2與脫硫效率的影響趨勢如下:

圖1 脫硫效率與入口煙氣SO2濃度的關系曲線

當煙氣SO2濃度較低，由于吸收塔出口的煙氣SO2濃度不會低于其平衡濃度，脫硫效率不會很高。當煙氣SO2濃度逐漸升高，SO2通過漿液表面向液滴內部擴散，反應速度加快，脫硫效率提高。若煙氣SO2濃度繼續(xù)增大，受漿液吸收能力的限制，脫硫效率將會下降。

從圖1可以看出，在3350-3950mg/Nm3范圍內，隨著SO2濃度增大，受漿液吸收能力的限制，機組脫硫效率反而降低。當入口SO2濃度低于3400mg/Nm3，脫硫效率為97%以上，當入口SO2濃度達到3900mg/Nm3，脫硫效率降低到95%以下。

2.2 煙氣中的飛灰

機組負荷 250MW-300MW, 煙氣量 983710～1036113（Nm3/h），pH值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察脫硫效率與煙氣含塵量的關系曲線（圖2）:

圖2 脫硫效率與煙塵含量的關系曲線

原煙氣中的飛灰在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中Ca＋的溶解速率，同時飛灰中不斷溶出的一些重金屬會抑制Ca＋與HSO3-的反應。圖2可以看出脫硫效率隨著粉塵含量的增加而降低，一般要求FGD入口粉塵含量小于100mg/Nm3。

2.3 液氣比

機組負荷 250MW～300MW, 煙氣量 983710-1036113（Nm3/h），pH值為 5.5，含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察液氣比與脫硫效率的關系如圖3:

圖3 脫硫效率與液氣比的關系曲線

如圖3所示，隨著液氣比的增加，脫硫效率也隨之增大，當液氣比達到7，脫硫效率達到95%以上，當液氣比達到8.5，脫硫效率達到97%，且隨著液氣比的繼續(xù)增加，脫硫效率增加減緩。石灰石一石膏法中二氧化硫的吸收過程是氣膜控制過程，相應的，液氣比的增大，代表了氣液接觸的機率增加，脫硫率相應增大。但二氧化硫與吸收液有一個氣液平衡，液氣比超過一定值后，脫硫率將不在增加。而較高的液氣比會造成系統運行電耗增加，運行成本增大，建議采用液氣比7-9之間。

2.4 pH 值

機組負荷 250MW～300MW,煙氣量 983710-1036113（Nm3/h），含氧量 6.36-6.5%，入口 SO2濃度 3650-3850mg/Nm3，觀察 pH 值與脫硫效率的關系如圖4。

圖4 脫硫效率與漿液pH值的關系曲線

圖5 脫硫效率與煙氣含氧量的關系曲線

由圖4可知，pH值低于5.6時，隨著pH值的升高脫硫效率增加明顯，當pH值超過5.7，隨著pH值的增加脫硫效率增加減緩。從二氧化硫的吸收來講，高的pH值有利于二氧化硫的吸收，但pH值過高會抑制亞硫酸鈣的氧化和石灰石的溶解。低的pH值有利于亞硫酸鈣的氧化，石灰石溶解度增加，但pH值過低會抑制二氧化硫的吸收，使脫硫效率大大降低。一般建議pH在5.5左右合適。

2.5 含氧量

機組負荷 250MW-300MW, 煙氣量 983710～1036113（Nm3/h），pH值為5.5，入口SO2濃度3650-3850mg/Nm3，觀察含氧量與脫硫效率的關系如圖5。

由圖5可以看出，氧含量低于6%，脫硫效率隨煙氣含氧量增加明顯升高，當煙氣含氧量高于6，隨煙氣氧含量增加，脫硫效率升高不明顯。氧化空氣提供將SO2氧化成硫酸鹽所必須的氧氣。氧化風量必須能夠滿足系統要求，分布均勻并達到一定的利用率。否則，石膏漿液中亞硫酸鹽會超標，無法形成合格的石膏晶體。因此，應當保證充分的氧化風量。

3 結論

本文通過對pH值、液氣比、入口SO2濃度、入口煙塵含量、含氧量，運用單因素分析方法，分析得出各因素對脫硫效率產生的影響趨勢，在3350-3950mg/Nm3范圍內脫硫效率隨著SO2濃度增大而降低，煙氣飛灰濃度的增加也會降低系統的脫硫效率，建議pH值取5.5左右，在保證一定的脫硫效率的前提下可以盡量采用較小的液氣比。通過上述分析結果，對今后脫硫裝置的安全穩(wěn)定運行和提高脫硫效率具有一定的實踐意義。

［1］閻維平，劉忠，王春波.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制[J].2005.

［2］鐘毅，林永明，高翔.石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統石灰石活性影響因素研究[J].電站系統工程，2005(09).

［3］李守信，紀立國，于軍玲.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝原理[J].華北電力大學學報，2002，29（4）:91-94.

［4］陳素珍，石英桂.老廠濕法脫硫改造工程GGH的設置與煙囪防腐[J].2007.