石灰石—石膏湿法脱硫工艺应用分析
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【摘 要】发电厂脱硫系统基本采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫剂为石灰石（CaCO3），吸收塔采用单回路喷淋空塔。原烟气进入吸收塔，脱硫后的净烟气经过除雾器除去水滴，经净烟气挡板及烟道进入烟囱。反应原理为吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏晶体。
【关键词】石膏晶体;氧化;中和;除雾器
0 前言
我公司1×330MW 空冷供热机组，脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫吸收塔配置三台浆液循环泵和与之相对应的喷淋层，每台循环泵各对应一个喷淋层共计432个喷嘴。喷嘴采用螺旋型喷嘴，所喷出的三重环状液膜使得气液接触效率高，能达到高效吸收性能和高效除尘性能。脱硫氧化风系统设有2台氧化风机（一运一备）。
1 脱硫系统概述
我公司脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫剂为石灰石（CaCO3），吸收塔采用单回路喷淋空塔。烟气由引风机排除经原烟气挡板及烟道进入吸收塔，脱硫后的净烟气经过除雾器除去水滴，经净烟气挡板及烟道进入烟囱。反应原理为吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏晶体。喷嘴等距均布在每层喷淋层上部，各层角度不同，做到无死角全覆盖。
2 脱硫系统反应原理
从烟气中脱除SO2的过程在气、液、固三相中进行，发生了气-液反应和液-固反应，SO2在吸收塔反应可分为吸收区、氧化区、中和区。
2.1 吸收区
烟气从吸收塔下部进入与喷淋浆液逆流接触，由于吸收塔内充分的气-液接触，烟气中气态的SO2、SO3等溶解并转变为相应的酸性化合物，烟气中的SO2溶入吸收液的过程几乎全部发生在吸收区内。
2.2 氧化区
過量氧化空气均匀的喷入氧化区下部，利用空气中大量的氧，通过接触反应将HSO3-氧化成H+ 和SO42-。
2.3 中和区
在吸收塔氧化区下部被视为中和区，进入中和区的浆液中仍有未中和的H+，向中和区加入新鲜的石灰石浆液，中和剩余的H+提高浆液的pH值和浆液的活性，使浆液在进入下一循环过程中，能重新吸收SO2。
3 影响脱硫效率的因素
3.1 煤质原因（煤种硫份的含量）
通过脱硫系统的烟气量及原烟气中SO2的含量。在脱硫系统设备运行方式一定，运行工况稳定，无其它影响因素时，当处理烟气量及原烟气中SO2的含量升高时，脱硫效率将下降。因为入口SO2的增加，能快速的消耗循环浆液中可提供的石灰石量，同等条件下造成浆液液滴吸收SO2的能力减弱。
3.2 吸收塔浆液PH值
脱硫系统中，浆液pH值是运行人员控制的主要参数之一，浆液的pH值对脱硫效率的影响最明显。提高浆液的pH值就是增加石灰石浆液量，当浆液液滴在吸收塔内下落过程中吸收SO2碱度降低后，液滴中有较多的吸收剂可供溶解，保证循环浆液能够随时具有吸收SO2的能力。同时提高浆液的pH值就意味着增加了可溶性碱物质的浓度，提高了浆液中和吸收SO2的后产生的H+的作用，因此提高pH值就可直接提高脱硫系统的脱硫效率。但是浆液的pH值也不是越高越好，虽然脱硫效率随pH值的升高而升高，但当pH值达到一定数值后，再提高pH值对脱硫效率的影响并不大，因为过高的pH值会使浆液中石灰石的溶解速率急剧下降，同时过高的pH值会造成石灰石量的浪费，并且使石膏含CaCO3的量增大，严重降低了石膏的品质。因此pH值应控制在一个合理的范围内，目前我厂脱硫系统中循环浆液pH值控制在5.0—5.8之间。
3.3 氧化风量
发电厂脱硫系统基本采取强制氧化方式运行，若浆液池内氧化空气供量不足，或氧化空气进入吸收塔的位置距液面没有足够的深度，接触氧化区偏小，时间短，浆液中的亚硫酸盐含量将增加，即HSO3-浓度增大，当其相对饱和度较高时，会发生亚硫酸盐严重抑制作用（反应封闭）。发生此种情况的现象是运行浆液的pH值下降，而加入石灰石浆液时，pH值也没有明显提高，脱硫效率下降，浆液中未反应的石灰石浓度增加。因此运行中必须保证进入脱硫吸收塔的氧化空气量能够满足系统需求。
3.4 浆液密度
浆液密度过高时，浆液黏度增大，减少了浆液与烟气的接触面积。造成浆液中离子的扩散速度变慢影响脱硫效率，同时浆液密度过高，石膏脱水困难。因此控制浆液密度尤为重要，一般电厂吸收塔浆液密度控制在1.08～1.12g/cm3之间。
3.5 浆液品质
浆液指标包括：酸不溶物即（杂质）、全碳酸盐、二水硫酸钙、Cl-、Mg2+等指标，保证各项指标在合理范围内是保证浆液品质的根本依据，正常运行中如果出现某个指标异常应及时分析，查找原因，吸收塔浆液中酸不溶物含量较高，在吸收塔浆液中占一定比重，因此浆液中的水分的比重则相对下降，由于参加反应中的水分下降，影响了反应速率，其中酸不溶物的增加使吸收塔浆液密度随之增加，浆液品质恶化直接影响脱硫效率。
4 控制措施
4.1 浆液密度控制
4.1.1 保持脱水系统连续运行，严格控制浆液密度在1.08～1.12g/cm3区间运行。
4.1.2 保证石灰石浆液品质，减少石灰石酸不溶物进入浆液中。
4.1.3 可定期向事故浆液箱导入部分浆液来控制浆液密度。 4.1.4 根据负荷情况及脱硫效率控制适当的PH值。
4.1.5连续不间断进行处理废水。
4.1.6 合理优化浆液循环泵运行台数。
4.2 提高氧化效果
4.2.1 提高吸收塔液位运行，加大氧化空间、提高氧化反应效率。
4.2.2 尽可能增加原烟气氧含量，补充氧化风机供气量不足的问题。
4.2.3 增加增效剂使用量，保证吸收塔内反应在低氧情况下快速反应，减少亚硫酸盐对石灰石的影响。
4.3 吸收塔浆液PH调整
低负荷阶段维持单台泵运行，PH值不超过6.3;高负荷阶段PH值可控制低些，以净烟气SO2含量不超标为准，次控制方式可控制全碳酸盐含量。
4.4 石灰石浆液品质调整
4.4.1 控制石灰石浆液密度在1.2g/cm3以上，保证石灰石浆液浓度。
4.4.2 保证石灰石细度，提高石灰石活性，使浆液与SO2充分反应。
4.5 石灰石品质要求
保证石灰石进货渠道稳定，联系厂家提高石灰石品质，严把产品接收质量关，杜绝不合格产品进厂。
4.6 增效剂添加
添加增效剂需连续进行，保证增效剂浓度，防止失效。
4.7 定期对工艺水水质，石灰石浆液品质进行监督试验，保证监测指标正常。
5 结束语
随着机组运行时间的增长，进入浆液里的杂质逐渐增加，浆液中酸不溶物逐渐增多，会使浆液品质逐渐恶化，需要我们时时关注浆液品质，发现异常及时分析、解决，确保脱硫系统正常运行。
参考文献：
[1]石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行 禾志強 赵丽萍等主编，
[2]中国电力出版社
作者简介：
李志国：（1973-），男，北京大学，软件领域工程，工程硕士，内蒙古京科发电有限公司总工程师。
张 讳：（1981-），男，专科学历，技师，内蒙古京科发电有限公司发电部经理助理兼锅炉主管，负责锅炉运行技术管理。
（作者单位：内蒙古京科发电有限公司）
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