濕法脫硫效率低的原因分析

韓昊

摘 要：作為濕法脫硫中最常見的一種方式，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的優(yōu)點(diǎn)十分突出，但是在工藝流程方面仍存在著很多問題。煙氣入口參數(shù)問題、吸收塔內(nèi)吸收液問題、氧化空氣量的多少以及除霧器的工作效率等等都對濕法脫硫的效率有著巨大的影響。然而這些因素又都環(huán)環(huán)相扣，因此只有綜合考慮各方面因素，總結(jié)出完美的方案去解決這些問題，才能提高脫硫效率，為人類社會做出一份貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；脫硫效率；導(dǎo)致原因

中圖分類號：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0073-02

1 概述

二氧化硫是主要的大氣污染物之一，而燃煤供電是它的主要來源。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫由于其技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定且成本相對低廉而占據(jù)了世界75%的脫硫市場。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)步驟較多，對反應(yīng)條件要求較高，因此協(xié)調(diào)各方面因素改進(jìn)脫硫工藝從而提高脫硫效率勢在必行。

2 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝概述

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫是濕法脫硫最常見的方法。它的脫硫吸收劑以石灰或石灰石為原料，將石灰石仔細(xì)研磨成粉后與水混合攪拌制成吸收劑漿液，當(dāng)使用石灰作為吸收劑原料時(shí)，石灰粉經(jīng)過消化處理后與水混合制成吸收劑漿液。吸收漿液與煙氣在吸收塔中接觸混合，煙氣中的二氧化硫在有空氣參與的狀態(tài)下借助氧氣的氧化作用與吸收漿液中的碳酸鈣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而被脫除，最終得到石膏。來自于鍋爐等燃煤設(shè)備的煙氣經(jīng)過除塵作用后在引風(fēng)機(jī)的推動下進(jìn)入吸收塔，吸收塔是一個(gè)空間噴淋結(jié)構(gòu)，為了保證反應(yīng)的充分進(jìn)行，讓煙氣與吸收漿液有更大的接觸面積，在這一部分煙氣與吸收漿液逆向接觸，如此一來吸收塔既有吸收功能又有氧化功能，上半部分為吸收區(qū)，下半部分為氧化區(qū)。系統(tǒng)一般裝有3-5臺循環(huán)泵保證吸收漿液的流動，每臺循環(huán)泵對應(yīng)一層噴淋層。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較小的時(shí)候，為了保持較高的液氣比可以停運(yùn)1-2層噴淋層，從而達(dá)到最理想的脫硫效果。吸收區(qū)上部設(shè)置有二級除霧器，除霧器出口煙氣中的小液珠不超過75毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米。漿液吸收二氧化硫后進(jìn)入循環(huán)氧化區(qū)，在這一區(qū)域內(nèi)，亞硫酸鈣被空氣中的氧氣氧化成石膏晶體。與此同時(shí)，由吸收劑制備系統(tǒng)向吸收氧化系統(tǒng)提供新鮮的石灰石漿液，填補(bǔ)所需要的碳酸鈣成分，使吸收漿液保持一定的pH值。含有石膏晶體的漿液達(dá)到一定密度后排放到副產(chǎn)品收集系統(tǒng)，經(jīng)過脫水得到石膏。

3 吸收塔內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)

4 影響石灰石-石膏濕法脫硫效率低的因素分析

4.1 煙氣入口參數(shù)問題

脫硫效率是指脫硫系統(tǒng)脫除的二氧化硫含量與原煙氣中二氧化硫含量的比值。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫和漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)從而被脫除，最終得到石膏。從控制變量法的角度進(jìn)行分析，在脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式、運(yùn)行條件等其他因素不變的情況下，當(dāng)處理煙氣量和原煙氣中二氧化硫的含量升高時(shí)，脫硫效率將下降。因?yàn)槿肟诙趸虻脑黾?，循環(huán)漿液中的堿量迅速降低，造成漿液液滴吸收二氧化硫能力下降；煙氣流速同樣是影響脫硫效率的因素之一，煙氣流速越快，漿液液滴下降過程中被擾動的頻率越高，從而煙氣中的二氧化硫與漿液的反應(yīng)速度提高，脫硫效率降低；此外循環(huán)漿液的密度對脫硫效率也有一定影響。

4.2 吸收塔內(nèi)吸收液問題

由濕法脫硫系統(tǒng)作用原理可得，影響脫硫效果的吸收塔漿液成分主要包括碳酸鈣、鹽酸不溶物和亞硫酸鈣。在一定范圍內(nèi)，碳酸鈣含量越高，脫硫效果越好。但碳酸鈣含量如果過高，便會導(dǎo)致石灰石屏蔽，阻礙二氧化硫與吸收液中碳酸鈣的接觸，從而降低脫硫效率。另一方面碳酸鈣含量高會導(dǎo)致系統(tǒng)污垢過多甚至堵塞系統(tǒng)，因此一般要求碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%左右；煙塵是吸收塔漿液中鹽酸不溶物的主要組成部分，鹽酸不溶物含量高，同樣也會造成石灰石屏蔽，明顯影響脫硫效率，因而一般要求鹽酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以下；亞硫酸鈣含量高則說明系統(tǒng)的氧化效果不好，會對脫硫效率有不利影響，而且亞硫酸鈣含量高也容易造成系統(tǒng)的結(jié)垢和堵塞，一般要求亞硫酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.3%以下。除了以上幾點(diǎn)之外，作為制作吸收漿液的主要成分，石灰石品質(zhì)同樣會影響吸收漿液的質(zhì)量。石灰石的質(zhì)量主要受到顆粒直徑、碳酸鈣含量、碳酸鎂含量以及鹽酸不溶物含量等因素影響，由已有的研究經(jīng)驗(yàn)可知石灰石越細(xì)，反應(yīng)效果就越好；碳酸鈣含量越高，石灰石中的活性成分含量也就越高，石灰石的品質(zhì)就越好，所以通常要求石灰石中的碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于90%。

4.3 氧化空氣量的多少

在吸收區(qū)內(nèi)，煙氣中的二氧化硫與吸收漿液發(fā)生反應(yīng)。然而在這一步驟中只有一部分亞硫酸氫根與氧氣反應(yīng)生成硫酸。因?yàn)闊煔夂蜐{液的接觸時(shí)間過短，漿液中的碳酸鈣只能中和部分已經(jīng)氧化了的亞硫酸氫根和硫酸。在這一區(qū)域內(nèi)，只有很少一部分碳酸鈣發(fā)揮了作用，所以液滴的pH值會隨著不斷下落而降低，pH值減小的漿液無法中和亞硫酸氫根和硫酸，它的吸收能力也因此而降低。漿液的pH值在上半部分時(shí)處于較高狀態(tài)，此時(shí)漿液中易產(chǎn)生水合亞硫酸鈣。在漿液下落過程中，接觸的二氧化硫濃度越來越高，漿液pH值下降加快，這時(shí)候水合亞硫酸鈣就會轉(zhuǎn)化成亞硫酸氫鈣。因此氧氣含量的多少對脫硫效率有重要影響，只有在氧氣充足的狀態(tài)下才能保證碳酸鈣的利用率，即二氧化硫的吸收效率。如果系統(tǒng)中的氧化空氣量不能維持反應(yīng)正常進(jìn)行，或氧化空氣進(jìn)入吸收塔是與液面之間距離過短，漿液中將會含有大量亞硫酸鹽，即亞硫酸氫根濃度增大，當(dāng)亞硫酸氫根相對飽和度較高時(shí)，將會對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。因此在系統(tǒng)運(yùn)行中必須保證進(jìn)入脫硫吸收塔的氧氣含量能滿足系統(tǒng)需求。

4.4 除霧器效率

除霧器是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的主要部件之一，作為下游設(shè)備的“保護(hù)神”，除霧器的除霧效果的好壞在整個(gè)流程中起著至關(guān)重要的作用，一旦排出的煙氣中所含的小霧滴沒有被有效的處理干凈，會導(dǎo)致煙氣散熱器腐蝕、散熱元件堵塞等一系列問題。除霧器一般包含除霧器本體和沖洗系統(tǒng)這兩部分，依靠重力和慣性撞擊這兩種作用捕集極小的霧滴，從而避免酸性液體對設(shè)備造成影響。除霧器從葉片上區(qū)分有折流和波紋兩種，這兩種結(jié)構(gòu)會增加霧沫被捕集的機(jī)率，從而大大提高除霧效率。脫硫除霧器的設(shè)計(jì)和選型主要考慮因素包括：煙氣流速、煙氣溫度、材質(zhì)、除霧器葉片形式及其間距和沖洗水系統(tǒng)等，所以要提高除霧器效率不僅要保證除霧器的品質(zhì)，也要與整體設(shè)備協(xié)調(diào)配合。

5 結(jié)束語

我國是硫資源缺乏而煤含硫高的地區(qū)，大力發(fā)展?jié)穹摿蚣夹g(shù)，不僅能解決煤電產(chǎn)業(yè)脫硫的現(xiàn)實(shí)難題，還保護(hù)了環(huán)境，真正做到了節(jié)能環(huán)保，適合中國的國情。所以當(dāng)脫硫效率降低時(shí)，應(yīng)首先對裝置進(jìn)行細(xì)致排查，在此基礎(chǔ)上找到誘發(fā)原因，提出相應(yīng)的合理高效的解決辦法，保證脫硫效率達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，對大型火力電廠的脫硫工作的平穩(wěn)高效運(yùn)行具有一定指導(dǎo)意義。

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