大型石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)研究

安志剛

（陜西清水川能源公司 陜西榆林 719400）

大型石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)研究

安志剛

（陜西清水川能源公司 陜西榆林 719400）

目前，火電廠煙氣脫硫使用最廣的工藝是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫。而石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的主要技術(shù)是噴淋塔。石灰石-石膏噴淋脫硫系統(tǒng)中液相系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅對氣相系統(tǒng)、固相系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有影響，而且還與整個(gè)WFGD系統(tǒng)的能量平衡有很大的關(guān)系本文對大型石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

石灰石；石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)；原理；工藝

引言

噴淋塔因?yàn)榫哂忻摿蛐矢摺⒆枇π?、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點(diǎn)而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。采用通過石灰石-石膏濕法進(jìn)行煙氣脫硫處理，反應(yīng)生產(chǎn)的副產(chǎn)品-優(yōu)質(zhì)石膏也能夠被綜合利用，具有較高的市場價(jià)值，能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造更高的利潤與價(jià)值，讓企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)工作原理

（1）石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫漿液制備系統(tǒng)、亞硫酸鈣氧化系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等。該工藝是目前世界上最成熟的工藝，使用最廣泛的脫硫技術(shù)。脫硫率隨吸收液pH值及噴淋密度的增大而增大，隨液滴直徑、煙氣流速、入口SO2濃度及溫度的增大而減小，其中液滴直徑、吸收液pH值及噴淋密度對脫硫率的影響較顯著，溫度對脫硫率影響不大。噴淋后塔內(nèi)的溫度在進(jìn)口以上部分基本隨著高度的升高而下降，未加噴淋時(shí)塔內(nèi)壓力變化較小，加噴淋之后，在吸收塔內(nèi)隨著高度的增加壓力逐漸降低，同時(shí)在同一水平高度，壓力基本保持不變。

（2）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝具有脫硫率高、運(yùn)行可靠、吸收劑利用率高等特點(diǎn)，在噴淋液滴的作用下，煙氣在噴淋塔進(jìn)口上方形成的逆時(shí)針漩渦有所減小，同時(shí)在每個(gè)噴淋層的下方分別形成漩流方向相反的兩個(gè)小漩渦，湍流非常激烈。一個(gè)噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對應(yīng)各自的噴淋層。吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設(shè)有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成?，F(xiàn)階段我國大型火電機(jī)組以引進(jìn)濕法脫硫技術(shù)為主。

2 大型石灰石—石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)要點(diǎn)

（1）噴淋層對塔內(nèi)煙氣的噴淋極大地影響了塔內(nèi)流場和溫度場。石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)較為成熟，脫硫效率非常高，能夠從火電廠生產(chǎn)的源頭上有效控制SO2的排放，降低酸雨形成率，取得良好的環(huán)境效益。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等。漿液噴淋對吸收塔內(nèi)煙氣流場具有整合作用。通過對噴淋塔脫硫效率的實(shí)驗(yàn)研究，得到了重要的操作參數(shù)包括漿液pH值、液氣比、煙氣溫度、煙氣速度、入口煙氣中SO2濃度、有無強(qiáng)制氧化、不同噴淋層的組合等對脫硫效率的影響規(guī)律。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)以石灰石漿液作為脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。噴淋塔中的煙氣和吸收劑漿液兩相接觸面積與噴淋密度成正比。該噴淋塔的結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，壓降小，脫硫效率較高，缺點(diǎn)為煙氣分布欠均勻，選擇合適的脫硫工藝顯得尤為重要。

（2）噴淋區(qū)和進(jìn)出口區(qū)是吸收塔內(nèi)壓降構(gòu)成的主要區(qū)域，塔徑和噴淋層數(shù)是影響噴淋塔內(nèi)阻力的重要因素，而噴淋層間距對于塔內(nèi)阻力影響較小，運(yùn)行參數(shù)一負(fù)荷和液氣比對噴淋塔內(nèi)阻力有較大影響。噴淋層的位置越高，對應(yīng)的漿液循環(huán)泵的揚(yáng)程越大，電耗越高；而且煙氣阻力增大，增壓風(fēng)機(jī)電耗增大，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增大。雖然SO2排污費(fèi)用降低，但不足于抵消成本的增長。每個(gè)噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進(jìn)行細(xì)化噴霧。噴淋吸收塔為目前運(yùn)用最多的塔型，煙氣自下而上運(yùn)動(dòng)，吸收塔內(nèi)漿液則由塔頂?shù)膰娮斐世葼畲怪被蛞砸欢ǖ慕嵌认蛳聡娚?。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實(shí)現(xiàn)均勻的噴淋效果。吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。

3 石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)的優(yōu)化

（1）我國在引進(jìn)濕法噴淋脫硫技術(shù)后，應(yīng)注意對技術(shù)消化、吸收及改進(jìn)，應(yīng)加大對濕法煙氣脫硫過程的基礎(chǔ)研究力度。吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)。石灰石－石膏濕法脫硫是技術(shù)最成熟、適合我國國情且國內(nèi)應(yīng)用最多的高效脫硫工藝，但在實(shí)際應(yīng)用中如果不能針對具體情況正確處理結(jié)垢、堵塞、腐蝕等的技術(shù)問題，將達(dá)不到預(yù)期的脫硫效果。石灰石-石膏法脫硫技術(shù)的脫硫效率和噴淋系統(tǒng)息息相關(guān)，只有噴淋嘴的正常運(yùn)行才能保證對硫化物的有效處理，實(shí)際工藝中要定期對噴淋嘴進(jìn)行檢修，防止嘴部發(fā)生堵塞，導(dǎo)致部分區(qū)域不能接觸到漿液而使少量硫化物漏掉。

（2）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫工藝，在我國大型火力發(fā)電廠的脫硫工程中也占主導(dǎo)地位。氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。正常使用下，一般每個(gè)月應(yīng)停機(jī)一次，對設(shè)備噴淋系統(tǒng)徹底檢查分析。提高燃煤的質(zhì)量，控制吸收塔入口煙氣的含塵量，及時(shí)清洗真空皮帶脫水機(jī)的濾布，是確保石膏質(zhì)量的重要的措施。單臺(tái)循環(huán)泵故障時(shí)，F(xiàn)GD系統(tǒng)可正常進(jìn)行，若全部循環(huán)泵均停運(yùn)，F(xiàn)GD系統(tǒng)將保護(hù)停運(yùn)，煙氣走旁路。應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)有效，可靠穩(wěn)妥，資源節(jié)約，可綜合利用的總體原則，在滿足大氣排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)現(xiàn)有電廠可利用場地情況，工藝系統(tǒng)布置和煙氣系統(tǒng)設(shè)備等因素綜合考慮最優(yōu)脫硫工藝。

4 結(jié)語

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是我國火電廠鍋爐煙氣脫硫的最主要技術(shù)，其液相系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于整個(gè)工藝的設(shè)計(jì)具有非常重要的意義。在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，對石灰石/石膏濕法煙氣脫硫的技術(shù)理論、設(shè)備特性和系統(tǒng)優(yōu)化進(jìn)行分析研究，將有利于加速脫硫技術(shù)國產(chǎn)化，推動(dòng)我國火電廠煙氣脫硫的進(jìn)程。

[1]李強(qiáng).石灰石-石膏濕法空塔噴淋脫硫技術(shù)在高原地區(qū)的應(yīng)用.科技與企業(yè)，2014（02）.

[2]祝 杰，吳振元，葉世超，鄭毅駿，楊云峰，白 潔.石灰石-石膏濕法噴淋脫硫模型研究高校.化學(xué)工程學(xué)報(bào)，2015（1）.

[3]曹作旺，秦福初，劉艷榮.石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)噴淋層優(yōu)化分析.華東科技：學(xué)術(shù)版，2014（6）.

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