影響SO2吸收的運(yùn)行分析

摘要：本文介紹廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司脫硫系統(tǒng)，分析影響SO2吸收的主要因素，從而有效的控制脫硫效率，保證煙囪出口SO2的排放濃度滿足最新的大氣染排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：SO2吸收；PH值；脫硫劑

中圖分類號(hào)：F407.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）03-0193-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.105

Abstract：This paper introduces Guangdong Co. Ltd. HuizhouPinghai power plant desulfurization system， analyzing the influencing factors of SO2 absorption， so as to effectively control the desulfurization efficiency， ensure the emission concentration of export SO2 chimney to meet the new emission standard of air pollution.

Keywords： SO2 absorption； PH；desulfurizer

1 概述

我廠為2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，脫硫系統(tǒng)采用石灰石―石膏濕法煙氣脫硫工藝，脫硫效率≥96%，并滿足火電廠SO2最新排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，確保煙囪出口SO2濃度不高于35mg/Nm3。

2 系統(tǒng)流程

由引風(fēng)機(jī)來(lái)的原煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后，折流向上與噴淋下來(lái)的漿液充分接觸，煙氣被冷卻到絕熱飽和溫度，煙氣中的SO2、HCl、HF等酸性成分被吸收，再連續(xù)流經(jīng)兩層屋脊型除霧器，除去煙氣中所夾帶的霧滴后，經(jīng)煙囪排入大氣中。

漿液中的石灰石與煙氣中SO3和SO2反應(yīng)，生成CaSO4和CaSO3，其中CaSO3與氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣反應(yīng)，強(qiáng)制氧化成CaSO4。吸收塔漿液中的過(guò)飽和CaSO4溶液結(jié)晶生成石膏（CaSO4·2H2O），通過(guò)石膏排出泵連續(xù)抽出，視吸收塔漿池的液位和密度決定將石膏漿液送至脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水或?qū){液送回吸收塔。

3 原理分析

石灰石―石膏濕法煙氣脫硫工藝采用吸收法來(lái)凈化煙氣，它包含物理和化學(xué)兩個(gè)過(guò)程，大致分為四個(gè)階段[2]：

（1）氣態(tài)反應(yīng)物從氣相進(jìn)入氣—液界面。

（2）氣態(tài)反應(yīng)物進(jìn)入液相，進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)。

（3）液相中的反應(yīng)物從液相進(jìn)入相界面附近的反應(yīng)區(qū)。

（4）反應(yīng)生成物從反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)移到液相。

4 吸收塔內(nèi)的主要化學(xué)反應(yīng)式

（1）漿液中CaCO3與煙氣中的SO2反應(yīng)，生成CaSO3：

CaCO3+SO2+H2O——CaSO3·1/2H2O +1/2H2O +CO2[3]

（2）煙氣中的氧氣和HSO3—反應(yīng)，部分的Ca（HSO3）2轉(zhuǎn)化成CaSO4·2 H2O（石膏）：

CaSO3·1/2H2O + SO2 + H2O——Ca（HSO3）2 +1/2H2O

Ca（HSO3） 2 +1/2O2 +2H2O ——CaSO4· 2 H2O + SO2 + H2O

（3）氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣與漿液中剩余的CaSO3·1/2H2O發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸鈣。

1/2O2+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O——CaSO4·2H2O

5 影響SO2吸收的因素

（1）設(shè)計(jì)因素：液氣比L/G、煙氣流速、吸收塔大小、氧化風(fēng)量及布置、噴淋層設(shè)計(jì)。

（2）入口煙氣因素：入口煙氣溫度、入口SO2濃度、煙氣量、氧量。

（3）脫硫劑因素： 石灰石成分、反應(yīng)活性、細(xì)度、工藝水質(zhì)等；

（4）運(yùn)行因素： 漿液濃度、PH值、氧化程度、鈣硫比Ca/S、漿液循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)、廢水排放量。

（5）其他因素：儀表準(zhǔn)確度。

6 主要運(yùn)行參數(shù)分析

我廠脫硫系統(tǒng)，要參數(shù)的控制范圍為：石灰石漿液濃度在1250kg/m3，PH值在4.8—5.6之間，吸收塔漿液密度控制在1040-1090kg/m?，液氣比為10.81L/m3，鈣硫比為1.015。

6.1 脫硫劑

石灰石―石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，脫硫劑的性能參數(shù)將直接影響脫硫過(guò)程中SO2的溶解吸收和氧化，對(duì)脫硫效率影響很大。我廠的脫硫劑為石灰石漿液，對(duì)石灰石供漿量的調(diào)整是控制煙囪出口SO2和吸收塔PH值最直接、快速、有效的手段。加大供漿量，則脫硫效率提高，煙囪出口SO2降低，PH升高；降低供漿量，則脫硫效率降低，煙囪出口SO2升高，PH降低。運(yùn)行過(guò)程中石灰石漿液供應(yīng)中的常見(jiàn)問(wèn)題：

（1）石灰石漿液密度低，其影響是：供漿量增大，造成石灰石原料和工藝水的浪費(fèi)，增加能耗；為保證脫硫效率，以提高液氣比為代價(jià)，增加電耗，降低經(jīng)濟(jì)性；高硫份、高負(fù)荷時(shí)，不能將煙囪出口SO2處理至最新大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，造成SO2排放超標(biāo)，帶來(lái)不良社會(huì)效應(yīng)。

（2）石灰石漿液密度高，其影響：鈣硫比提高，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；吸收劑過(guò)飽和，使反應(yīng)的表面積增加，降低SO2的吸收效率；易造成管道的磨損。

（3）石灰石漿液純度不夠，其影響：石灰石中過(guò)多的Mg2+會(huì)抑制石灰石的溶解，導(dǎo)致SO2吸收效率降低，吸收塔內(nèi)結(jié)垢；石灰石中含有SiO2，硬度高，研磨系數(shù)大，造成球磨機(jī)系統(tǒng)磨損嚴(yán)重、且能耗增加；石灰石中鹽酸不溶物含量高，其含量偏高會(huì)導(dǎo)致吸收塔發(fā)泡溢流、脫水系統(tǒng)性能不好、石膏品質(zhì)差等問(wèn)題。

（4）石灰石漿液管道泄露：漿液管道最常出現(xiàn)的問(wèn)題是管道磨損、腐蝕穿孔，而石灰石供漿管道一旦泄露，吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)中斷，SO2得不到有效的脫除，最終使得SO2排放超標(biāo)；使得吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)劣化。

6.2 PH值

6.2.1 PH值高的影響

液相傳質(zhì)系數(shù)增大，SO2的吸收速率增大，提高脫硫效率；PH值大于6.0時(shí)，石灰石的溶解被抑制，漿液中出現(xiàn)大量過(guò)剩的石灰石，增加了鈣硫比和脫硫劑的耗量，運(yùn)行成本提高；PH值較高，尤其是高于6.2時(shí)，吸收塔內(nèi)反應(yīng)主要生成CaSO3· 1/2H2O，其脫水效果差，且溶解度低，易達(dá)到飽和二結(jié)晶，在塔壁、轉(zhuǎn)角、干濕結(jié)合面等結(jié)垢；石灰石的溶解速率明顯下降，吸收塔漿液及石膏中石灰石含量增加，增加系統(tǒng)堵塞、結(jié)垢的可能。

6.2.2 PH值低的影響

PH值低有利于石灰石溶解度，降低原料成本，使?jié){液和石膏的品質(zhì)得到保證；但當(dāng)pH值低時(shí)，SO2的吸收受到抑制，脫硫效率降低，當(dāng)pH值小于4.0[1]時(shí)，SO2幾乎不能被吸收；當(dāng)吸收塔漿液的PH值小于4.5，漿液中的F-主要等絡(luò)合物的形式存在，包裹石灰石顆粒的表面，極大地阻礙石灰石的溶解，導(dǎo)致碳酸鈣含量增加；pH值低會(huì)加劇設(shè)備的腐蝕。

綜上所述，PH值高有利于SO2吸收，PH值低利于CaSO3· 1/2H2O的氧化和石灰石溶解，所以選擇以合適的PH值對(duì)煙氣脫硫反應(yīng)至關(guān)重要，我廠一般控制吸收塔漿液的PH值在4.8—5.6，通過(guò)控制石灰石漿液的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，在供漿方式上采用連續(xù)穩(wěn)定流量供漿。

6.3 吸收塔密度

隨著吸收塔內(nèi)反應(yīng)的進(jìn)行，漿液密度不斷升高，當(dāng)密度大于1090 kg/m?時(shí)，混合漿液中的CaSO4·2H2O和CaCO3的濃度達(dá)到飽和，而CaSO4·2H2O對(duì)SO2的吸收有抑制作用，使得脫硫效率降低。吸收塔密度太低，漿液中的石膏含量較低，此時(shí)如果排除漿液，將導(dǎo)致吸收塔內(nèi)CaCO3含量增高，漿液品質(zhì)降低，浪費(fèi)石灰石。對(duì)密度的控制手段主要是脫水和排廢水，一方面降低吸收塔漿液的密度，另一方面降低吸收塔內(nèi)氯離子、重金屬離子和飛灰等有害物質(zhì)對(duì)脫硫效率的影響。我廠為保證吸收塔內(nèi)漿液的品質(zhì)，增設(shè)一路廢水直排系統(tǒng)，當(dāng)吸收塔漿液密度較低時(shí)，只對(duì)系統(tǒng)排廢水，以降低有害物質(zhì)的影響。

所以，運(yùn)行中要控制石膏漿液密度在合適的范圍，使得SO2的吸收有效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，我廠主要控制吸收塔漿液密度在1040-1090 kg/m?。同時(shí)，要定期對(duì)吸收塔內(nèi)的漿液進(jìn)行化驗(yàn)，并分析結(jié)果，合理的調(diào)整吸收塔的密度。

7 綜述

影響SO2吸收的因素很多，因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)脫硫效率下降時(shí)，要認(rèn)真分析，找出根本原因，對(duì)癥下藥，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中不斷的總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，使得FGD系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效、環(huán)保的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]王文宗，武文江.火電廠煙氣脫硫及脫硝實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)水電水利出版社，2010.

收稿日期：2017-05-12

作者簡(jiǎn)介：周艷（1985-），女，本科，助理工程師，研究方向?yàn)槿济簷C(jī)組環(huán)保、化學(xué)專業(yè)的運(yùn)行。