淺談石灰石—石膏濕法FGD技術(shù)的吸收系統(tǒng)

【摘要】石灰石/石膏濕法FGD技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛、效率最高的脫硫技術(shù)，吸收系統(tǒng)是該技術(shù)的核心部分，二氧化硫的脫除主要發(fā)生于此。本文主要介紹了石灰石/石膏濕法FGD吸收系統(tǒng)的反應(yīng)過(guò)程和系統(tǒng)組成，并根據(jù)不同技術(shù)特點(diǎn)對(duì)吸收系統(tǒng)的核心部分吸收塔進(jìn)行分類說(shuō)明。

【關(guān)鍵詞】脫硫；FGD；吸收系統(tǒng)；吸收塔

1、引言

二氧化硫控制技術(shù)的研究從20世紀(jì)初至今已有100多年的歷史。目前各國(guó)開發(fā)、研制、使用的二氧化硫控制技術(shù)已超過(guò)200種。這些技術(shù)根據(jù)所處的位置可以分為三大類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)是控制酸雨和二氧化硫污染最為主要和有效的技術(shù)手段，而在多種煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石/石膏濕法FGD（以下簡(jiǎn)稱FGD）技術(shù)脫硫效果顯著、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，占煙氣脫硫技術(shù)的90%以上，廣泛應(yīng)用于火電廠脫硫。而吸收系統(tǒng)是FGD系統(tǒng)中的核心部分，吸收塔是吸收系統(tǒng)的重要部分，根據(jù)不同的技術(shù)特點(diǎn)吸收塔分為多種類型，吸收塔的主要作用是吸收煙氣中的二氧化硫并產(chǎn)生石膏晶體，既有效的控制了二氧化硫排放，又生成了可綜合利用的石膏副產(chǎn)品使燃料硫資源化。

2、FGD吸收系統(tǒng)的反應(yīng)過(guò)程

煙氣由下至上流經(jīng)吸收塔時(shí)，與來(lái)自吸收塔循環(huán)泵的漿液接觸反應(yīng)，漿液含有10-20%的固體顆粒，主要是由石灰石、石膏及水中的其他惰性固體物質(zhì)組成，漿液將煙氣冷卻至50℃，同時(shí)吸收煙氣中的二氧化硫，與石灰石發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鈣，反應(yīng)物被收集在吸收塔底部，由氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣氧化成石膏。

3、吸收系統(tǒng)的組成

吸收系統(tǒng)主要由吸收塔、氧化空氣系統(tǒng)、漿液攪拌系統(tǒng)、除霧器等部分組成。

3.1吸收塔

吸收塔是吸收系統(tǒng)的重要組成部分，各工藝不同的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在不同類型的吸收塔上，常見的吸收塔主要形式有填料塔、液柱塔、鼓泡塔和噴淋塔等。

3.1.1填料塔

填料塔是早期FGD中較為典型的一種塔型，其在吸收塔內(nèi)設(shè)置一般為格柵型的填料，石灰石漿液通過(guò)分配管分配到頭部朝上的各個(gè)管口，從管口流出的石灰石漿液落到塔內(nèi)填料上形成液膜。絕大部分的傳質(zhì)過(guò)程是通過(guò)煙氣與濕液膜接觸完成的，塔內(nèi)填充少量塑料球，被氣流沖浮，形成懸浮層，提高脫硫效率。

填料塔如果運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng)、pH值波動(dòng)較大或氧化不充分時(shí)易結(jié)垢，而且運(yùn)維費(fèi)用和工作量較大，隨著其他技術(shù)的不斷發(fā)展，填料塔近年已很少使用。

3.1.2液柱塔

液柱塔是在氧化槽上部安裝向上噴射的噴嘴，循環(huán)泵將石灰石漿液打到噴管，再由噴管上安裝的自清洗噴嘴噴出，液柱頂端速度為零，液滴向下掉落時(shí)與向上的液滴碰撞，形成密集更細(xì)的液滴，加大氣液接觸面。由于液體在向上噴出時(shí)形成湍流，所以二氧化硫吸收速度很快，噴射出的漿液及滯留在空中的漿液與煙塵產(chǎn)生慣性沖擊，因而同時(shí)具有極高的除塵性能。

3.1.3鼓泡塔

鼓泡塔的鼓泡區(qū)是一個(gè)由大量不斷形成和破碎的氣泡組成的連續(xù)氣泡層，當(dāng)原煙氣流經(jīng)噴射管進(jìn)入鼓泡塔時(shí)，在漿液內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，從而形成氣泡層。在鼓泡區(qū)和氣泡層，形成氣液接觸區(qū)，在該區(qū)域中，煙氣中的二氧化硫溶解在氣泡表面的液膜中，煙氣中的飛灰也在接觸液膜后被除去。鼓泡區(qū)氣泡迅速大量生成同時(shí)不斷破裂，使氣液接觸能力進(jìn)一步加強(qiáng)，從而不斷產(chǎn)生新的接觸面積，同時(shí)將反應(yīng)物由鼓泡區(qū)傳至反應(yīng)區(qū)，并使新鮮的吸收劑與煙氣接觸反應(yīng)吸收二氧化硫。

3.1.4噴淋塔

噴淋塔是在吸收塔內(nèi)布置幾層噴嘴，脫硫劑通過(guò)噴嘴噴出形成液霧，通過(guò)液滴與煙氣的充分接觸來(lái)完成傳質(zhì)過(guò)程，凈化煙氣，這是應(yīng)用最多的塔型，其中逆流噴淋塔是比較常用的濕法脫硫吸收塔。

由德國(guó)諾爾公司開發(fā)的優(yōu)化雙循環(huán)吸收塔是一種脫硫效率較高的煙氣脫硫技術(shù)，世界上多個(gè)國(guó)家的電廠采用該技術(shù)進(jìn)行脫硫，其適用于大機(jī)組，對(duì)于高硫分、低熱量的煤種可有效減少二氧化硫排放，脫硫效率可達(dá)97%以上。

優(yōu)化雙循環(huán)系統(tǒng)將一個(gè)塔分成上、下兩個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，上下兩個(gè)過(guò)程均保持在最佳的化學(xué)條件：吸收塔下端（預(yù)洗段），其pH值保持在4.5～5.0之間，該pH條件下，有利于漿液中亞硫酸鈣的溶解、氧化及石膏的生成，提高石灰石利用率，而且亞硫酸鈣是非常有效的緩沖液，使pH值不隨煙氣中二氧化硫濃度的波動(dòng)而變化，保證最佳pH值環(huán)境；吸收塔上段（吸收段），其pH值保持在5.8-6.5之間，該pH條件下，吸收劑中的有效成分CaCO3含量較多，有利于二氧化硫的吸收，能保證達(dá)到較高的脫硫效率，生成的碳酸氫鈣亦具有良好的緩沖作用，保證了該段循環(huán)漿液pH值有利于二氧化硫的脫除。

3.2氧化空氣系統(tǒng)

在漿液池底部設(shè)有氧化空氣管，通入空氣對(duì)漿液進(jìn)行曝氣，漿液池為亞硫酸鈣提供充分的氧化空間和氧化時(shí)間，確保良好的氧化效果，也為石膏晶體結(jié)晶提供充分的停滯時(shí)間，確保生成高品質(zhì)的粗顆粒（而非片狀和針狀）石膏晶體。

3.3漿液攪拌系統(tǒng)

攪拌系統(tǒng)的主要作用是：將漿液中固體顆粒保持懸浮狀態(tài)；使?jié){液相對(duì)均勻地輸送到下一個(gè)工藝步驟；協(xié)助漿液充分氧化；促進(jìn)石膏晶體結(jié)晶和非針狀化；促進(jìn)石灰石溶解。

3.4除霧器

除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴，包括一級(jí)安裝在下部的粗除霧器和二級(jí)安裝在上部的細(xì)除霧器，煙氣流經(jīng)除霧器時(shí)，液滴由于慣性作用，留在葉片上。根據(jù)除霧器葉片間距的大小分離不同粒徑的漿液液滴和除霧器沖洗水滴。

4、結(jié)語(yǔ)

吸收系統(tǒng)是FGD系統(tǒng)中的核心部分，是吸收二氧化硫的主要設(shè)施。隨著二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，要求FGD吸收系統(tǒng)也要不斷進(jìn)步、更新?lián)Q代，提高脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和脫硫效率，滿足二氧化硫排放要求。有效控制二氧化硫排放最重要的就是選擇適合的吸收塔類型，填料塔由于易結(jié)垢，不易運(yùn)行控制等缺點(diǎn)現(xiàn)較少應(yīng)用，而目前多采用噴淋塔，尤其使用優(yōu)化雙循環(huán)吸收塔，其對(duì)于高硫分、低熱值煤種有較好的脫硫效果。

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