石灰石濕法脫硫運(yùn)行分析

【摘 要】現(xiàn)今隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，為了促進(jìn)人們生活的可持續(xù)發(fā)展，眾多污染凈化技術(shù)得到了發(fā)展，而對(duì)于石灰石濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用就是有效降低工業(yè)燃煤SO2的重要技術(shù)應(yīng)用，然而因?yàn)槭沂瘽穹摿虻倪\(yùn)行經(jīng)費(fèi)較大技術(shù)運(yùn)用較高等現(xiàn)狀所以現(xiàn)今還沒(méi)有在燃煤工廠中得到更加廣泛的運(yùn)用，因此本文首先對(duì)濕法脫硫技術(shù)進(jìn)行概述，然后探討石灰石脫硫運(yùn)行的影響的因素，最后提出石灰石脫硫的優(yōu)化運(yùn)行策略。

【關(guān)鍵詞】石灰石 濕法脫硫 運(yùn)行策略

二氧化硫是一種無(wú)色不燃的氣體，具有強(qiáng)烈的刺激氣味，如果遇水則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的腐蝕作用，如果因?yàn)槿济憾欧诺娇諝庵械腟O2與空氣中的氧氣和二氧化碳反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，從而形成腐蝕性更加巨大的強(qiáng)硫酸，如果隨雨水降到地面則會(huì)產(chǎn)生危害極大的酸雨。對(duì)人和建筑造成巨大的危害，會(huì)使人的呼吸道系統(tǒng)受到損壞，因此有效的控制SO2的排放已經(jīng)成為了國(guó)家生態(tài)發(fā)展的重要規(guī)范環(huán)節(jié)。然而我國(guó)是以燃煤為主要能源的國(guó)家之一，因此為了更好的控制二氧化硫的排放，必須通過(guò)各項(xiàng)舉措來(lái)有效的控制燃煤行業(yè)的二氧化硫的排放濃度，石灰石濕法脫硫技術(shù)的運(yùn)用正是從技術(shù)上得到了很大的控制支持，但是與眾多發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的濕法脫硫技術(shù)的研究比較慢，因此現(xiàn)今的發(fā)展還不是很普遍，近幾年國(guó)家國(guó)家對(duì)控制SO2技術(shù)研究不斷提上議程，因此在今后的不斷研究和實(shí)踐中將得到進(jìn)一步的提升。

1 石灰石濕法脫硫技術(shù)概述

濕法煙氣脫硫的運(yùn)行主要是在燃煤燃燒后進(jìn)行二氧化硫的控制，脫硫的主要過(guò)程都是在液體中進(jìn)行，脫硫劑的使用以及脫硫后生成的物質(zhì)都是濕態(tài)，運(yùn)用濕法脫硫具有反應(yīng)速度快，脫硫效率高等眾多優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)今濕法脫硫有許多種技術(shù)支撐，如雙減法、海水脫硫、氨氣吸收法等多種應(yīng)用，但是石灰石濕法脫硫的應(yīng)用最為普遍。

1.1 石灰石濕法脫硫工藝運(yùn)行流程

主要是運(yùn)用比較容易獲得的石灰石作為脫硫劑進(jìn)行脫硫，具體的脫硫運(yùn)行的過(guò)程是：

（1）將石灰石研磨成粉末狀與水進(jìn)行攪拌之后形成泥狀吸收漿。（2）把泥漿放入吸收塔內(nèi)和排放的含有SO2的煙氣進(jìn)行混合。（3）煙氣中的SO2和泥漿中的碳酸鈣以及空氣中的氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，然后形成二水石膏。（4）經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣要運(yùn)用除霧器把煙氣中攜帶的小的液態(tài)顆粒進(jìn)行去除，然后在經(jīng)過(guò)換熱器的加溫蒸發(fā)后排出煙囪。（5）把二水石膏放入脫水裝置進(jìn)行脫水然后放出。（6）經(jīng)過(guò)脫硫后的石膏通常情況下都采用直接拋棄和利用回收兩種方法進(jìn)行處置，運(yùn)用拋棄的方法主要是將石膏放在灰場(chǎng)或者在舊的礦坑進(jìn)行回填，而回收再利用的方式，主要是將石膏作為建筑材料的組成和水泥的緩凝劑等[1]。

1.2 石灰石濕法脫硫的特點(diǎn)

（1）脫硫的效率較高，用石灰石進(jìn)行脫硫的技術(shù)運(yùn)用其效率可以達(dá)到95%，進(jìn)行脫硫之后的煙氣不僅可以有效的降低二氧化硫的濃度，同時(shí)也大大降低了煙氣的含量。尤其是大規(guī)模的脫硫設(shè)置，更是能有效的提高脫硫效率。（2）運(yùn)行穩(wěn)定，眾多燃煤工廠尤其是大型的火電廠運(yùn)用石灰石濕法脫硫的投運(yùn)率通常達(dá)到98%以上，并且因?yàn)樵摷夹g(shù)應(yīng)用的范圍廣和時(shí)間長(zhǎng)，所以應(yīng)用的技術(shù)比較純熟，因此脫硫的研發(fā)和安置也相對(duì)較穩(wěn)定，不會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行。（3）石灰石資源豐富，價(jià)格低廉，運(yùn)用石灰石作為脫硫的吸收劑，在我國(guó)的分布范圍和數(shù)量比較大，因此易于獲得，同時(shí)許多區(qū)域的石灰石質(zhì)量較好，碳酸鈣的含量可以達(dá)到90%以上，所以在眾多的脫硫工藝的運(yùn)用中石灰石的價(jià)格最為低廉，并且也易于研磨，可以將鈣很好的利用。（4）脫硫后的產(chǎn)物可以回收利用，石灰石濕法脫硫后所產(chǎn)生的二水石膏可以進(jìn)行回收之后應(yīng)用建筑材料的研制和水泥的緩凝劑，不僅可以從一定方面增加火電廠的效益。

2 影響石灰石濕法脫硫運(yùn)行的因素

2.1 SO2的質(zhì)量和濃度的影響

如果煙氣中SO2的實(shí)際濃度較低，濕法脫硫的效率將不會(huì)很高，這主要是因?yàn)槲账谐隹诘亩趸紳舛纫话愣紩?huì)高于平衡的濃度。所以總結(jié)來(lái)看當(dāng)SO2的實(shí)際濃度在一定范圍內(nèi)達(dá)到較高的的值，相應(yīng)的脫硫效率也會(huì)升高，但是當(dāng)超過(guò)這個(gè)峰值達(dá)到更高的情況下，就會(huì)隨著SO2的濃度增加而效率降低。

2.2 石灰石的質(zhì)量

我們主要石灰石質(zhì)量的三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行探討：

（1）石灰石的實(shí)際純度，如果石灰石的純度比較低，則會(huì)產(chǎn)生許多雜質(zhì)，所以會(huì)在脫硫塔中進(jìn)行堆積，為脫硫塔的正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響，同時(shí)還會(huì)使吸收劑的石灰石使用量增加，從而成本增加，也會(huì)影響脫硫的運(yùn)行效率。（2）石灰石的實(shí)際反應(yīng)活性，反應(yīng)活性主要是指當(dāng)吸收劑處于一種酸性條件下所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化特性，通常情況下反應(yīng)活性較高的石灰石，在數(shù)量相同的吸收劑使用情況下，其運(yùn)行效率較高，且反應(yīng)活性還會(huì)影響石灰石的使用純度。（3）石灰石的細(xì)度（粒徑），石灰石的粒徑?jīng)Q定所使用的石灰石的比表面積，在整個(gè)石灰石濕法脫硫系統(tǒng)中（FGD）與水進(jìn)行溶解的石灰石的總體表面積直接影響吸收劑的PH值和吸收塔中石灰石的運(yùn)量，所以間接的也影響脫硫運(yùn)行的效率[2]。

2.3 PH值

酸堿度（PH值）主要是指泥漿中的PH值，是整個(gè)石灰石濕法脫硫系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)參數(shù)，當(dāng)PH值較高時(shí)，也就是說(shuō)泥漿的石灰石濃度較高，可以提高SO2的吸收速率，因此有利于更好的進(jìn)行脫硫。所以為了提高SO2的吸收速率，就必須采取相應(yīng)的方法來(lái)有效的提高泥漿中的PH值。但是并不是越高的PH值就越好，當(dāng)PH值過(guò)大時(shí)將不利于碳酸鈣的溶出，所以應(yīng)該將PH值控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

3 石灰石濕法脫硫的優(yōu)化運(yùn)行策略

進(jìn)行石灰石濕法脫硫的優(yōu)化運(yùn)行，主要是為了確保脫硫運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)型，從而有效的提高運(yùn)行的效率。

3.1 循環(huán)泵的運(yùn)行優(yōu)化

脫硫運(yùn)行中所應(yīng)用的液、氣比是影響SO2吸收面積的重要影響因素，液、氣比增大會(huì)相應(yīng)的提高吸收塔中的噴淋效率，從而有效的提高脫硫運(yùn)行效率，但不是最高的液、氣比就是最好，當(dāng)高度增加到一個(gè)固定峰值時(shí)，其脫硫的運(yùn)行效率就會(huì)隨著比值的增大而下降。所以需要進(jìn)行合理的控制，通常情況下液、氣比與鍋爐的符合直接相關(guān)，而鍋爐符合的變化又受到循環(huán)泵設(shè)置的影響，所以通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析有效的控制液、氣比可以對(duì)循環(huán)泵的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化：

（1）在鍋爐低負(fù)荷和低硫情況下，可以選擇下面兩層的循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行，將PH值設(shè)置在5.6以下。（2）在鍋爐高負(fù)荷和高硫的情況下，選擇三臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)進(jìn)行，并將PH值控制在6.2以下。（3）在鍋爐低負(fù)荷和高硫的情況下，可以運(yùn)用上和中層的兩層循環(huán)泵，并對(duì)PH值進(jìn)行適當(dāng)控制。（4）當(dāng)鍋爐高負(fù)荷和低硫的情況下，可以運(yùn)用上和下兩層的循環(huán)泵，并對(duì)PH值進(jìn)行合理控制。

3.2 PH值的優(yōu)化

（1）首先需要選用流量較小的連續(xù)性的供漿控制方式，在有效SO2的控制值范圍內(nèi)，保證PH值控制的穩(wěn)定性，為了有效的避免大浮動(dòng)的變動(dòng)可以把PH值控制在5.0-6.0之間。（2）如果SO2的濃度過(guò)高，可以相應(yīng)的提高供漿的數(shù)量，并且將PH值提高到≦6.2.同時(shí)必須保證PH值的保持時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使泥漿的質(zhì)量下降，脫硫塔反應(yīng)不足等現(xiàn)象發(fā)生。（3）可以自動(dòng)調(diào)節(jié)供漿量，主要通過(guò)吸收塔中的泥漿的PH值來(lái)獲得反饋信號(hào)，然后將吸收塔中SO2的負(fù)荷信號(hào)作為之前回饋的信號(hào)，現(xiàn)今大多采用CEMS也就是煙氣排放的連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來(lái)有效的獲得吸收塔中的SO2流量和濃度的前饋信號(hào)。然后與PH值調(diào)節(jié)器進(jìn)行串聯(lián)，來(lái)有效的根據(jù)PH值調(diào)節(jié)供漿量[3]。

3.3 泥漿濃度優(yōu)化控制

從上文中我們得知，合理的對(duì)泥漿的石灰石濃度進(jìn)行控制，可以有效的提高脫硫運(yùn)行的效率，也可以增大SO2的吸收率，提高脫硫后產(chǎn)生的二水石膏的質(zhì)量。具體的所采用的控制泥漿濃度的方法主要有兩種：一是合理控制石灰石泥漿的停留時(shí)間，可以使石灰石和二氧化硫發(fā)生完全反應(yīng)，，而有效的控制泥漿的濃度又受到吸收塔的體積限制，所以根據(jù)眾多的實(shí)驗(yàn)分析運(yùn)用石灰石進(jìn)行濕法脫硫的泥漿停留時(shí)間可以在12-24小時(shí)。二是控制石灰石泥漿的過(guò)飽和度，有效控制過(guò)飽和度可以通過(guò)強(qiáng)制氧化和提高氧化進(jìn)程來(lái)控制，可以添加一些增加劑，如二水硫酸鈣，來(lái)降低硫酸鈣的過(guò)飽和度。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)工業(yè)大國(guó)，尤其是伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的進(jìn)一步提升，各項(xiàng)工業(yè)事業(yè)不論是在規(guī)模上還是在發(fā)展水平上都帶來(lái)了巨大的提升，而工業(yè)的發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境污染也是不能小覷的，特別是工業(yè)燃煤所產(chǎn)生的二氧化硫（SO2）以及酸雨的污染和危害，所以需要通過(guò)不斷的實(shí)踐來(lái)有效的運(yùn)行石灰石進(jìn)行濕法脫硫。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余鵬，高小春，何德明 等.石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].熱力發(fā)電，2009（7）：34-36.

[2] 王星久.大型燃煤機(jī)組石灰石——石膏濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2012.

[3] 蘇暉.火力發(fā)電廠石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)運(yùn)行優(yōu)化研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：曹東明（1986—），男，河北人，本科，畢業(yè)于北京科技大學(xué)，助理工程師，研究方向：石灰石濕法脫硫運(yùn)行分析。