燃煤電廠濕法石灰石煙氣脫硫技術的分析

李林

摘 要：在我國工業(yè)生產(chǎn)過程中，尤其是火電廠在運營過程中，二氧化硫的排放量不斷增加，給環(huán)境帶來了嚴重的危害，因此，煙氣脫硫技術就顯得尤為重要。目前，煙氣脫硫技術主要有吸附法、電子束法等，從實際需求來看，石灰石-石膏濕法脫硫技術應用較為廣泛。文章介紹了燃煤電廠使用的濕法石灰石煙氣脫硫技術，分析了濕法石灰石脫硫技術在應用過程中影響脫硫效率的因素，旨在為今后相關技術研究提供參考。

關鍵詞：燃煤電廠 煙氣脫硫 技術分析

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0121-02

在我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展背景下，對電力需求越來越大。數(shù)據(jù)調(diào)查分析，2015年我國燃煤消費總量高達43億t，較2003年相比，用量增加5倍之多。燃煤量的增加滿足了我國發(fā)展的用電需求，但是大量煤燃燒造成了二氧化硫、二氧化碳氣體大量的排放，污染環(huán)境。燃煤電廠一方面滿足了社會用電需求，另一方面也會產(chǎn)生有害物質(zhì)，對生態(tài)環(huán)境造成污染，尤其是二氧化硫作為主要污染產(chǎn)物對環(huán)境的影響十分嚴重。

1 濕法石灰石煙氣脫硫技術概述

濕法石灰石煙氣脫硫技術原理是粉末狀的石灰石與水混合形成石灰石漿液，以石灰石漿液為吸收劑實現(xiàn)對排放煙氣中的二氧化硫進行吸收。石灰石漿液具有液體的特性，與煙氣之間的接觸面大，且反應速度快，吸收率較高。從實踐經(jīng)驗來看，當鈣硫比在1.1～1.25之間時，石灰石煙氣脫硫技術的脫硫效率不低于98%。

濕法石灰石煙氣脫硫分為兩個階段，分別是吸收和氧化。首先石灰石漿液會吸收煙氣中的二氧化硫，并生成亞硫酸鈣，之后通過氧化作用生成硫酸鈣。這種處理方法的主要流程為：煙氣從冷卻塔進入，通過洗滌、降溫以及增濕等可以將煙氣中90%左右的煙塵除去，之后會進入到吸收塔內(nèi)，在吸收塔內(nèi)煙氣與石灰石漿液接觸完成脫硫，經(jīng)過脫硫的煙氣再次經(jīng)過霧沫去除、加熱器升溫等最終排放到大氣中去。吸收過二氧化硫的石灰石漿液經(jīng)氧化塔被壓縮空氣氧化，被氧化的石灰石漿液經(jīng)過增稠、脫水等環(huán)節(jié)就可以得到產(chǎn)物——石膏。

這種方法在國內(nèi)外煙氣脫硫中應用較為廣泛，特別是日本一些火力發(fā)電廠應用濕法石灰石煙氣脫硫技術較為成熟。該技術應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，技術應用較為成熟，相關方面的經(jīng)驗豐富；其次，作為吸收劑，石灰石的來源較多，成本低廉，材料較為常見；最后，濕法石灰石煙氣脫硫技術的脫硫效率高達90%以上，經(jīng)過處理后的煙氣符合排放標準。我國在這一技術應用方面也具有一定的優(yōu)勢。近年來，隨著我國與國際市場的接軌，技術應用和設備采購也不再成為難題，投入成本降低，尤其是一些先進的技術可以直接引進并應用，這也為我國脫硫產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展提供了強有力支持。但值得注意的是，濕法石灰石煙氣脫硫技術應用也存在著一定的弊端，例如吸收劑和反應產(chǎn)物具有一定的粘度，容易造成吸收塔等設備出現(xiàn)結(jié)垢或者是堵塞的問題，使用一段時間后設備部件容易出現(xiàn)磨損，在工藝流程中，一旦污泥利用程度不佳，那么極易出現(xiàn)二次污染問題。

2 影響電廠濕法石灰石煙氣脫硫工藝的因素

我國電廠針對二氧化硫的控制主要分為三個階段，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫三種，其中尤以燃燒后脫硫技術應用最為廣泛。煙氣脫硫技術主要有干法半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫，煙氣脫硫利用了酸堿中和原理，二氧化硫是酸性，與堿會發(fā)生中和反應，并生成亞硫酸鹽或是硫酸鹽，從而實現(xiàn)脫硫的目的。目前與二氧化硫發(fā)生中和反應的堿性物質(zhì)主要有石灰石、生石灰、熟石灰、氨和海水等。

作為當前應用最為廣泛的脫硫技術，濕法脫硫技術應用較為成熟，脫硫效率高達98%。該技術所使用的原材料為石灰，取材方便，成本低廉。然而近年來為了滿足日益增長的用電需求，我國燃煤電廠規(guī)模逐漸擴大，發(fā)電量成倍增加，隨之而來就是煙氣排放量增加，對環(huán)境的污染越來越嚴重，濕法脫硫技術在電廠脫硫環(huán)節(jié)中受到多方因素影響。

2.1 煙氣出口溫度與脫硫效率影響關系分析

通過文獻和實踐，二氧化硫與石灰石漿液之間的化學反應屬于放熱反應，若煙氣溫度高，那么兩者之間的反應必然會受影響，同時二氧化硫的溶解度也會受到一定的影響，因為溫度越高氣體的溶解度越低，對脫硫效率產(chǎn)生一定的影響。而若煙氣溫度較低，達不到煙氣排放的溫度標準。因此，溫度對脫硫效率的影響比較顯著，一旦溫度控制不到位，那么脫硫效率必然大受影響，造成煙氣品質(zhì)無法滿足超低排放標準，在應用濕法石灰石脫硫技術進行煙氣處理過程中，必須對煙氣入口溫度進行嚴格的控制。

2.2 煙氣二氧化硫濃度與脫硫效率影響關系分析

二氧化硫溶解吸收是一個可逆反應，因此煙氣氣體含量也會對該反應的進行造成一定的影響。若煙氣中二氧化硫含量較高時，它在氣相中分壓也會增大，那么氣相向液相中的傳質(zhì)效率也會增加，從理論層面分析脫硫效率增加，但是氣相中的二氧化硫被吸收較快，那么液相中的脫硫效率會明顯降低，綜合的結(jié)果就是整體脫硫效率降低。例如B電廠裝機容量為300MW，脫硫系統(tǒng)設計煙氣處理能力為995999m3/h，設計煙氣二氧化硫質(zhì)量濃度為3400mg/h3，噴淋層設計為4層，pH值為5.4。上述工況條件下二氧化硫濃度與脫硫效率之間的影響關系為：隨著二氧化硫濃度的增加，濕法脫硫工藝脫硫效率降低，但是效果并不明顯。總之，煙氣中二氧化硫濃度低時，脫硫效率更佳。

2.3 煙氣的氣液比與脫硫效率的影響關系分析

液氣比指的是經(jīng)吸收塔單位體積的煙氣量與噴淋漿液量的比值。通過該比值可以控制煙氣與石灰石漿液的接觸面積。當其余參數(shù)固定的條件下，液氣比增加，液體反應溶液的體積增加，濕法脫硫工藝的脫硫效率增加，提升脫硫工藝效果。但從亨利定律角度分析，氣相在溶液中的溶解度與該氣相在氣液兩相分界面上的分壓是正比例關系，換句話說就是即使反應溶液大量增加，但是溶解度也是有一個極限的，一旦達到這個極限，再增加反應溶液也不會提升脫硫效率，反而會增加脫硫成本。

2.4 反應液pH值與二氧化硫去除效率的影響關系分析

二氧化硫溶液是酸性溶液，在中和反應持續(xù)進行條件下，石灰石漿液的pH值也會越來越小，會對二氧化硫的吸收效率產(chǎn)生顯著影響。在這種情況下，如果單純地提高pH值可以在一定程度上增加脫硫效率，但是同時也會對石灰石的溶解速度造成阻礙，從而降低反應吸收劑的含量，對脫硫效率造成影響。在pH值較高條件下，中和反應產(chǎn)物亞硫酸鈣的氧化效率會明顯降低，結(jié)垢問題會越來越嚴重，因此在進行濕法石灰石煙氣脫硫技術應用過程中，必須嚴格控制pH值。

濕法石灰石法應用過程中，如果反應副產(chǎn)物量超過反應物量時，石灰石吸收反應會停止，同時生成的固體結(jié)晶會附著在管道壁面上，或者是在設備底部沉積下來。為了避免這種問題的發(fā)生，可以應用強制氧化工藝。利用強制氧化作用可以讓副產(chǎn)物亞硫酸鈣生成硫酸鈣，從而有效改善結(jié)晶結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。另外，濕法石灰石法反應的生成液是酸性的，因此不可避免地會存在腐蝕問題，因此在脫硫工藝中必須對腐蝕反應進行嚴格的控制，可以選擇耐腐蝕性材料，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，同時提升工藝效果。

3 結(jié)語

如何在實現(xiàn)安全生產(chǎn)的前提下最大限度地降低對環(huán)境的污染是當前電廠生產(chǎn)過程中應當關注的重要問題。文章通過對濕法石灰石煙氣脫硫技術的分析得出，煙氣入口溫度、二氧化硫濃度、液氣比、反應液pH值與煙氣脫硫效率之間的存在一定的關系，因此，在脫硫技術工藝調(diào)整過程中可以從以上幾個方面著手，協(xié)調(diào)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境之間的關系。

參考文獻

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