濕式石灰石石膏法脫硫基礎(chǔ)道理與影響成分

濕式石灰石石膏法脫硫基礎(chǔ)道理與影響成分第1頁/共43頁濕式石灰石石膏法脫硫原理以及影響因素第2頁/共43頁濕式石灰石石膏法脫硫原理石灰石石膏法煙氣脫硫(FlueGasDesulphurization,FGD)技術(shù)是用含石灰石的漿液洗滌煙氣，以中和（脫除）煙氣中的SO2，故又稱之為濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫（簡稱WFGD）。這種方法是應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最為成熟的煙氣SO2排放控制技術(shù)。其特點(diǎn)是SO2脫除率高，脫硫效率可達(dá)95%以上，能適應(yīng)大容量機(jī)組、高濃度SO2含量的煙氣脫硫，吸收劑石灰石價(jià)廉易得，而且可生產(chǎn)出副產(chǎn)品石膏，高質(zhì)量石膏具有綜合利用的商業(yè)價(jià)值。隨著石灰石/石膏法FGD系統(tǒng)的不斷簡化和完善，不僅運(yùn)行、維修更加方便，而且設(shè)備造價(jià)也有所降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已經(jīng)投運(yùn)或正在計(jì)劃建設(shè)的脫硫系統(tǒng)中，WFGD工藝占80%左右。從近年國內(nèi)脫硫?qū)嵺`看，脫硫投資已有大幅度的降低。綜合各方面的情況，WFGD最適合大機(jī)組脫硫的需要。阻近變墻聽囑盟鈾聲牡呻篇更蒂孽燼鄰醒闡故倫雀堰季全鍍菠沙垢圍渠響4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第3頁/共43頁吸收過程機(jī)理吸收過程是一個(gè)相際傳質(zhì)過程，關(guān)于吸收這樣的相際傳質(zhì)機(jī)理，劉易斯（Lewis，W·K）和惠特曼（W·G·Whitman）在20世紀(jì)20年代提出的雙膜理論一直占有重要地位，前面關(guān)于單相內(nèi)傳質(zhì)機(jī)理的分析和處理，都是按照雙膜理論的基本論點(diǎn)進(jìn)行的。雙膜理論的基本要點(diǎn)如下：①相互接觸的氣、液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一個(gè)很薄的有效滯流膜層，吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此二膜層。②在相界面處，氣、液兩相達(dá)到平衡。③在膜層以外的中心區(qū)，由于流體充分湍動，吸收質(zhì)濃度是均勻的，即兩相中心區(qū)內(nèi)濃度梯度皆為零，全部濃度變化集中在兩個(gè)有效膜層內(nèi)。瑪稗泥八非娛披臍錨兆騰驢傲糠脖晃聰嵌獲彤尊莊賢姑舵旱雅釀潔殺緘傀4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第4頁/共43頁

通過以上假設(shè)，就把整個(gè)相際傳質(zhì)過程簡化為經(jīng)由氣、液兩膜的分子擴(kuò)散過程，左圖即為雙膜理論的示意圖。雙膜理論認(rèn)為，相界面上處于平衡狀態(tài)，即圖6-3中的pi與ci符合平衡關(guān)系。這樣，整個(gè)相際傳質(zhì)過程的阻力便決定了傳質(zhì)速率的大小，因此雙膜理論也可以稱為雙阻力理論。雙膜理論示意圖辭勝靠密倦軟燃旁礎(chǔ)塵鴛射揍于剛殉摸迸諧鉆管絢鑲袱旦布栓償晰鞭留理4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第5頁/共43頁氣相主體液相主體PAPAiCAiCA氣膜液膜GL傳質(zhì)方向距離z假定:界面兩側(cè)存在氣膜和液膜,膜內(nèi)為層流,傳質(zhì)阻力只在膜內(nèi)氣膜和液膜外湍流流動,無濃度梯度,即無擴(kuò)散阻力氣液界面上,氣液達(dá)溶解平衡即:CAi=HPAi膜內(nèi)無物質(zhì)積累,即達(dá)穩(wěn)態(tài).智架弓亡昂埠冠戰(zhàn)鳥顱糜那育沈獨(dú)柯福襯控稀警蝗邦挾版抵闌角遇凸尿吾4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第6頁/共43頁脫硫工藝過程化學(xué)原理眾所周知，在濕式石灰石—石膏法脫硫工藝中作為液相化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使氣態(tài)物質(zhì)和液態(tài)懸浮液之間發(fā)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化而吸收SO2，這是一個(gè)氣液傳質(zhì)過程，該過程大致分為如下幾個(gè)階段：①氣態(tài)反應(yīng)物質(zhì)從氣相主體向氣-液界面的傳遞；②氣態(tài)反應(yīng)物穿過氣-液界面進(jìn)入液相，并發(fā)生反應(yīng)；③液相中的反應(yīng)物由液相主體向相界面附近的反應(yīng)區(qū)遷移；④反應(yīng)生成物從反應(yīng)區(qū)向液相主體的遷移。用水吸收SO2一般被認(rèn)為是物理吸收過程，吸收過程的機(jī)理可用雙膜理論來分析。牲買擅淚臺違毒涸薯著旺掌棕混赴姨許銳肥爍濤它回傍狀黎澳測抱印弛迷4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第7頁/共43頁

根據(jù)雙膜理論，在氣液之間存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在一個(gè)很薄的氣膜和液膜，SO2分子是以分子擴(kuò)散的方式通過此二個(gè)膜層的。在膜層以外的中心區(qū)，由于流體的充分湍動，SO2的濃度是均勻的，也就是說，SO2分子由氣相主體傳遞到液相主體的過程中，其傳遞阻力為氣膜阻力與液膜阻力之和。研究發(fā)現(xiàn)，SO2在氣相中的擴(kuò)散常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液相擴(kuò)散常數(shù)，所以SO2遷移的主要阻力集中在液膜。為了克服液膜阻力，使SO2的吸收過程能在較大推動力下以較快的速度進(jìn)行，工程上采用了兩項(xiàng)措施：一是增加液氣比，并使之高度湍動，同時(shí)使液滴的顆粒盡可能的小，以增大氣-液傳質(zhì)面積；二是在吸收液中加入化學(xué)活性物質(zhì)，比如加入CaCO3。訃郝似降墊談胡磁攘旋惟律枉鞋培丟篆錫竭關(guān)也珊薯哩招挎閑犀楊汝嵌仕4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第8頁/共43頁癬桃即蓖嗓賞成嫌溫肪琶航亡返托尸剛疊級奸景濃養(yǎng)非刨史精形吻掀絆銅4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第9頁/共43頁誓智擄川束歪詭湛稗咨掛嶺搓埔椅琺缽渾路搓邑瞥于眺柑弱架蠅直監(jiān)秦副4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第10頁/共43頁

由Henry定律可知，由于活性反應(yīng)物的加入，使得SO2的自由分子在液相中的濃度比用純水吸收時(shí)大為降低，從而使SO2的平衡分壓大大降低。這樣，在總壓P一定的情況下，會大大提高溶解的推動力，使吸收速率加快。①SO2的吸收

SO2進(jìn)入液相，首先發(fā)生如下一系列反應(yīng)：SO2+H2OH2SO32H++SO32-H++HSO3-

上式表示的溶液成分與溶液的pH值有關(guān)，圖1-4表示了這種關(guān)系。勤含翻冰炊粗虜硒面釘蝗幌拒堆菜拜謀甩平禹綠戎康獸側(cè)伙曹動奸沃仔余4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第11頁/共43頁從圖中可以看出，在pH值為7.2時(shí)，溶液中存在亞硫酸根和亞硫酸氫根離子；而pH值為5以下時(shí)，只存在亞硫酸氫根離子。當(dāng)pH值繼續(xù)下降到4.5以下時(shí)，隨著pH值的降低，SO2水化物的比例逐漸增大，與物理溶解SO2建立平衡。在本工藝中，吸收液的pH值基本上在5~6之間，所以進(jìn)入水中的SO2主要以亞硫酸氫根離子HSO3－的形式存在。SO2在水中的溶解

注：

2線以上的區(qū)域?yàn)镾O32-離子存在區(qū)域

2線以下1線以上的區(qū)域?yàn)镠SO3-離子存在區(qū)域

1線以下的區(qū)域?yàn)镾O2+H2O與H2SO3平衡區(qū)域肝不勉勘衣窮繡串中屢蛋求壩完啪養(yǎng)曲覺賭堵滑鄒擦截受峭蠶磨穎胡重捎4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第12頁/共43頁②硫酸鹽的形成根據(jù)Miller等人對SO2在水溶液中氧化動力學(xué)的研究，如右圖所示，亞硫酸氫根離子HSO3-在pH值為4.5時(shí)氧化速率最大。但實(shí)際運(yùn)行中，漿液的pH值在5.4~5.8之間，在此條件下，HSO3-離子很不容易被氧化，為此，HSO3-+1/2O2HSO4－SO42－+H+工藝上采取向循環(huán)槽中鼓入空氣的方法，使HSO3-強(qiáng)制氧化成SO42-，以保證反應(yīng)按下式進(jìn)行

氧化反應(yīng)的結(jié)果，使大量的HSO3－轉(zhuǎn)化成SO42-，使反應(yīng)得以向右進(jìn)行。加之生成的SO42-會與Ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成溶解度相對較小的CaSO4，更加大了SO2溶解的推動力，從而使SO2不斷地由氣相轉(zhuǎn)移到液相，最后生成有用的石膏。呸柜敬漬姜常膚修礬傣搪藥瀾包創(chuàng)褲檬肚聰桿散迭老搖沮霧駱斜席力浮鉚4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第13頁/共43頁

根據(jù)Matteson和Conklin等人的研究，亞硫酸鹽的氧化除受pH值的影響外，還受到諸如錳、鐵、鎂這些具有催化作用的金屬離子的影響，這些離子的存在，加速了HSO3-的氧化速率。這些微量濃度的金屬離子主要是通過吸收劑引入的，煙氣也會將這些離子帶入到洗滌懸浮液中。形成硫酸鹽之后，俘獲SO2的反應(yīng)進(jìn)入最終階段，即生成固態(tài)鹽類結(jié)晶，并從溶液中析出。在本工藝生成的是硫酸鈣，從溶液中析出成為石膏CaSO4·2H2O。Ca2++SO42－+2H2OCaSO4·2H2O↓棠噴糖賠鍺恒閣鎖窿認(rèn)倫規(guī)叁塞舶館毗海齋機(jī)撥異毛主灤卻魁誰奠靛胸砷4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第14頁/共43頁③石膏的結(jié)晶石膏結(jié)晶對整個(gè)工藝過程是非常重要的。所以控制石膏結(jié)晶，使其生成大量易于分離和脫水的石膏顆粒，是很重要的。在可能的條件下，石膏晶體最好形成為粗顆粒，因?yàn)閷訝钣绕涫轻槧罹w有結(jié)成氈狀的趨勢，也可能形成非常細(xì)的顆粒，這樣一方面非常難脫水，另一方面也可能引起系統(tǒng)結(jié)垢。因此工藝上必須控制石膏溶液的相對過飽和度σ，以保證生成大顆粒的石膏。溶液的過飽和度是析出結(jié)晶的推動力，是決定結(jié)晶成核及成長速率的關(guān)鍵因素。工藝控制上，要在漿液中保證石膏的晶種密度，并保證石膏分子在這些晶種上繼續(xù)長大，以形成大顆粒的石膏晶種。磊兜蛇拙踢療淌盒扁迷皮涸棘贏滓低廓掘斟混藕娩坪零袍雙暢概聚有巷景4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第15頁/共43頁

可以采用相對飽和度RS來表示石膏的飽和程度，

RS=C/C*，式中C—溶液中石膏的實(shí)際濃度，C=[Ca2+][SO42-]；C*—工藝條件下石膏的飽和濃度，即石膏的溶度積常數(shù)Ksp。當(dāng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，RS=1；當(dāng)RS＜1時(shí)，固體趨于溶解；RS＞1時(shí)，固體趨于結(jié)晶。下式表示石膏相對過飽和度σ與溶液中石膏濃度的關(guān)系：

σ=（C-C*）/C*在σ<0的情況下，即溶液中離子的實(shí)際濃度小于平衡濃度（飽和濃度）時(shí)，溶液中不會有晶體析出；而在σ>0的情況下，即C>C*時(shí)，溶液中將首先出現(xiàn)晶束（小分子團(tuán)），進(jìn)而形成晶種，并逐漸形成結(jié)晶。與此同時(shí)也會有單個(gè)分子離開晶體而再度進(jìn)入溶液。這是一個(gè)動態(tài)平衡過程。批字才憑淚昂樸抓吮敲窯靠育木殃扳鑰焚活莎泵糖產(chǎn)楊紳洶過幌沁臺癰蜜4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第16頁/共43頁

根據(jù)相對過飽和度的不同，溶液中晶種的密度會不同。同時(shí)隨著相對過飽和度的增加，會出現(xiàn)一些新的晶種，這時(shí)會出現(xiàn)晶種生成和晶體增長兩種過程。圖1-6表示了晶體增長速率和晶種生成速率與相對過飽和度σ之間的定性界限關(guān)系。在飽和的情況下（σ=0），分子的聚集和分散處于平衡狀態(tài)，因此晶體的增長和晶種生成的速度均為0。當(dāng)達(dá)到一定的相對過飽和度時(shí)，生成的晶種具有一定的密度，這時(shí)晶體會呈現(xiàn)指數(shù)增長，在此情況下，現(xiàn)有的晶體可進(jìn)一步增長而生成大的石膏顆粒。當(dāng)達(dá)到較大的過飽和度時(shí)，晶種的生成速率會突然迅速加快而產(chǎn)生許多新顆粒（均勻晶種），此種情況下將趨向于生成針狀或?qū)訝罹w，這在工藝上是不希望出現(xiàn)的。士徑腳悟攀枷見壺奪她智蠻扳壁湊弘瑩頑琴梅鋤察熟囤貍源葡使儀篙警錫4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第17頁/共43頁晶種生成速率和晶體增長速率與相對過飽和度σ的關(guān)系兌確剮皆桿印捷旱徘肪搔古勞硬款淫琺僧輻虧撩矮絨緣諜代質(zhì)姜淮戌莎賭4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第18頁/共43頁

根據(jù)以上分析，保持亞穩(wěn)平衡區(qū)域中相對過飽和度為適當(dāng)值時(shí)，可使?jié){液中生成較大的晶體。為保持脫硫裝置的正常運(yùn)行，維持這些條件非常重要。工藝上一般控制相對過飽和度σ=0.1~0.3（或相對飽和度RS為1.1~1.3），以保證生成的石膏易于脫水，同時(shí)防止系統(tǒng)結(jié)垢。若有足夠的時(shí)間，能形成大小為100μm及其以上的石膏晶體，這種石膏將非常容易脫水。通過pH值的變化來改變氧化速率有可能直接影響漿液中石膏的相對過飽和度。圖中定性地顯示在pH值為4.5時(shí)，亞硫酸氫鹽的氧化作用最強(qiáng)。而在pH值偏離時(shí)，HSO3-的氧化率將減少。事實(shí)上，當(dāng)pH值降到足夠低時(shí)，溶液中存在的只是水化了的SO2分子，這對氧化相當(dāng)不利。因此，用控制漿液pH值的手段來影響石膏的過飽和度也是一個(gè)重要手段。曲懈艾百被夜搏祥妻鼻眺卒陀妖竄患港泡燕福忠臟屁輩坤更寸蔬枝耐氦悶4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第19頁/共43頁④石灰石的溶解通過加入吸收劑一方面可以消耗溶液中的氫離子，另一方面得到了作為最終的固態(tài)物石膏所需的鈣離子。為此目的，可以加入石灰石CaCO3。CaCO3+H+Ca2++HCO3－

這是以CaCO3作為吸收劑進(jìn)行脫硫時(shí)的關(guān)鍵步驟，這已是被大量實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)際所證明。新產(chǎn)生的HCO3-離子與碳酸建立平衡：HCO3－+H+H2CO3H2O+CO2這個(gè)基本反應(yīng)的結(jié)果消耗了額外的氫離子。一般在實(shí)際工程運(yùn)行的pH值下，還會生成一小部分的半水硫酸鈣沉淀，這也是造成設(shè)備結(jié)垢的原因這樣之一。自彩錢陣痢斂準(zhǔn)忿眠僻輛短燭歲舵硒幣塔辟腔純奴嘉蔬蔭鬃慮粥雷娩擄蹄4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第20頁/共43頁

石灰石的溶解，由化學(xué)過程（反應(yīng)動力學(xué)過程）和物理過程（反應(yīng)物從石灰石粒子中遷移出的擴(kuò)散過程）兩個(gè)因素決定。當(dāng)pH值在5~6之間時(shí)，這兩種過程一樣重要。但是在pH值較低時(shí)，擴(kuò)散速度限制著整個(gè)過程；而在堿性范圍內(nèi)，顆粒表面的化學(xué)動力學(xué)過程是起主要作用的。低pH值有利于CaCO3的溶解。當(dāng)pH值在4~6之間時(shí)，若其他參數(shù)大部分保持恒定，則石灰石的溶解速率按近似線性的規(guī)律加快，直至pH=6為止。為提高SO2的俘獲量，需要盡可能保持較高的pH值。因此，在給定的石灰石規(guī)格和不變的工藝條件下，只能提高石灰石漿液的濃度，以加快動力學(xué)過程，從而加快氫離子的消耗和鈣離子的生成速度。但這要有一個(gè)上限，若懸浮液中CaCO3含量過高，在最終產(chǎn)物和廢水中的CaCO3含量也都會增高。這一方面增加了吸收劑的消耗，另一方面降低了石膏的質(zhì)量。工藝上一般掌握石灰石漿液濃度在20%左右。貉低瘸嬸不肢夕鍛涪越彤蘿脾撬打軒窮譯匠編供挪琉恿愧乃喝肢殘?jiān)偃本?濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第21頁/共43頁脫硫影響因素分析①吸收劑石灰石漿液的實(shí)際供給量取決于CaCO3的理論供給量和石灰石的品質(zhì)。最終影響到石灰石漿液實(shí)際供給量的是石灰石的濃度和石灰石的品質(zhì)，其中影響石灰石品質(zhì)的主要因素是石灰石的純度，石灰石是天然礦石，在其形成和開采的過程中難免會含有雜質(zhì)，石灰石礦中CaCO3的含量從50％~90％分布不均。送入同量的石灰石漿液，純度低的石灰石漿液難以維持吸收塔罐中的pH值，使脫硫效率降低，為了維持pH值必須送入較多的石灰石漿液，此時(shí)會增加罐中的雜質(zhì)含量，容易造成石膏晶體的沉積結(jié)垢，影響到系統(tǒng)的安全性。攏檸該怠侄侈群蜂搗藹矯吮益惋皇播祭推進(jìn)鄲友茫澆年疾旅哆藥嚼程杉萄4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第22頁/共43頁

運(yùn)行中應(yīng)盡量采用純度高的石灰石，易于控制灰漿的pH值，保證系統(tǒng)的脫硫效率和運(yùn)行安全穩(wěn)定性。石灰石中Mg、Al等雜質(zhì)對提高脫硫效率雖有有利的一面，但是更不利的是，當(dāng)吸收塔pH值降至5.1時(shí)，煙氣中的氟離子與鋁離子化合成氟鋁復(fù)合體，形成包膜覆蓋在石灰石顆粒表面。鎂離子的存在對包膜的形成有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。這種包膜的包裹引起石灰石的活性降低，也就降低了石灰石的利用率。另一方面，雜質(zhì)碳酸鎂、氧化鐵、氧化鋁均為酸易溶物，它們進(jìn)入吸收塔漿液體系后均能生成易溶的鎂、鐵、鋁鹽類。由于漿液的循環(huán)，這些鹽類將會富集起來，漿液中大量增加的非鈣離子，將弱化碳酸鈣在溶解體系中的溶解和電離。所以，石灰石這些雜質(zhì)含量較高，會影響脫硫效果。叮膠烹看雛革愚顏國莫肘愚冪昌厭霖宵泳侄寡蝦徊立糕囊膏羨盤掂硝頹廄4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第23頁/共43頁

此外，石灰石中的雜質(zhì)氧化硅難以研磨，若含量高則會導(dǎo)致磨機(jī)系統(tǒng)功率消耗大，系統(tǒng)磨損嚴(yán)重。石灰石中的雜質(zhì)含量高，必然導(dǎo)致脫硫副產(chǎn)品石膏品質(zhì)的下降。由于石灰石純度越高價(jià)格也越高，因此采用純度高的石灰石做脫硫劑將使運(yùn)行成本增加，但這可以通過出售高品質(zhì)石膏以彌補(bǔ)，對于石灰石濕法煙氣脫硫，石灰石純度至少控制在90%以上。石灰石顆粒粒度越小，質(zhì)量比表面積就越大。由于石灰石的消溶反應(yīng)是固液兩相反應(yīng)，其反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比關(guān)系，因此石灰石顆粒性能好各種反應(yīng)速率也高，脫硫效率和石灰石的利用率就高，同時(shí)石膏中的石灰石含量低，有利于提高石膏的品質(zhì)。但石灰石的粒度越小，破碎能耗越高。通常要求石灰石顆粒通過325目篩（44um）的過篩率達(dá)到95%。跑賓弦恰獺箋棱竿諒媒絡(luò)邪廊都亮嚇則伸紙?jiān)K珠揀筆戮履鴛針洋寐窘坡4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第24頁/共43頁還翠肇坍牌客市怪階冀礎(chǔ)離切裝灘頗萎罰膨蘸受札挨誣著剎刺闌芽瞪仍纜4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第25頁/共43頁

現(xiàn)在的濕法脫硫工藝的脫硫率至少要達(dá)到95%，而在20世紀(jì)70年代末80年代初脫硫率很少超過90%，而現(xiàn)在幾乎所有的濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫率都超過90%，相當(dāng)一部分已超過95%，并且可靠性高、投資降低。這些進(jìn)步是由于對脫硫機(jī)理理解更加深入，吸收塔設(shè)計(jì)技術(shù)更成熟。使脫硫效率提高到超過95%的壓力促使?jié)穹ǖ脑O(shè)計(jì)者們開發(fā)效率最高而投資最省的方法。提高脫硫效率之努力促使要求提高吸收劑的反應(yīng)能力和使用有機(jī)緩沖劑。濕法脫硫中使用了多種添加劑，主要分為有機(jī)緩沖劑和氧化抑制劑。有機(jī)緩沖劑用來提高脫硫性能和運(yùn)行靈活性；氧化抑制劑用來抑制自然氧化，使得石膏不結(jié)垢。在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，緩沖劑會有兩個(gè)方面的損耗：一是非溶解損耗，如化學(xué)降解，共沉淀，蒸發(fā)作用；另一種是溶解損耗，即固體中攜帶液體。各性財(cái)沫列靖韋炎炬協(xié)悠嘛振專姓紹授牌畢咖欣漲題半濱鬃蒙妙嚨瘸廊儉4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第26頁/共43頁

在強(qiáng)制氧化工藝中，化學(xué)降解是緩沖劑損耗的主要因素，如各種有機(jī)緩沖劑的氧化脫羧作用。對于自然氧化工藝，該問題不會發(fā)生。而共沉淀損耗隨亞硫酸鈣發(fā)生而不是隨石膏發(fā)生。由于強(qiáng)制氧化系統(tǒng)中亞硫酸鹽固體的生成量很少，因此共沉淀的損耗極少。蒸發(fā)損耗有緩沖劑的揮發(fā)性所決定。例如，甲酸和乙酸緩沖劑的揮發(fā)性比二元酸（DBA，由古氨酸、丁二酸、已二酸組成）高，蒸發(fā)損耗也高。固體攜帶可溶性緩沖劑的損耗是需要考慮的重要問題，它由固體生成的量以及脫水固體中的含濕量決定。石膏固體一般比亞硫酸鹽固體的含水量要少，因此溶解損耗也低。渝前盟朋劇加婁刀巡饞洽兜靛支硬勢哀劈瘩甲精哄殆酒雅痙廄或頗辮猛莊4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第27頁/共43頁瞳未臃翹挎部序太硯壇翱仔棍擄唆馬俯宅褲犢杏釋晦囚遺纖殼娜刀作穩(wěn)窩4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第28頁/共43頁②液氣比液氣比（L/G）是一個(gè)重要的WFGD操作參數(shù)。是指洗滌每立方米煙氣所用的洗滌液量，單位是L/m3。脫硫效率隨L/G的增加而增加，特別是在L/G較低的時(shí)候，其影響更顯著。增大L/G比，氣相和液相的傳質(zhì)系數(shù)提高，從而有利于SO2的吸收，但是停留時(shí)間隨L/G比的增大而減小，削減了傳質(zhì)速率提高對SO2吸收有利的強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用中，對于反應(yīng)活性較弱的石灰石，可適當(dāng)提高L/G比來克服其不利的影響。一般適當(dāng)?shù)腖/G比操作范圍為15～25。美國電力研究院的FGDPRISM程序優(yōu)化計(jì)算：16.57L/m3戴哪陌迭油磐紊床秸瓜訝壁相厘言丑椽沙窿余耗覺翌串吼礫剮結(jié)遇丘紋悼4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第29頁/共43頁液氣比直接影響設(shè)備設(shè)備尺寸和操作費(fèi)用。液氣比決定酸性氣體吸收所需要的吸收表面，在其他參數(shù)值一定的情況下，提高液氣比相當(dāng)于增大了吸收塔內(nèi)的噴淋密度，使液氣間接觸面積增大，脫硫效率也將增大。增加了漿液循環(huán)泵的流量，從而增加設(shè)備的投資和能耗。同時(shí)，高液氣比還會使吸收塔內(nèi)壓力損失增大，增加風(fēng)機(jī)能耗，因此應(yīng)尋找降低液氣比的途徑，例如加入鎂鹽、鈉堿、已二酸的CaCO3漿液，可以克服其活性較弱的缺點(diǎn)，可以適當(dāng)降低液氣比，同時(shí)還可以提高脫硫率。屑砰曠砍奴駕啦呂術(shù)燼瞪批鴻位洽境喲壞統(tǒng)餒皂冗汞豫婆抓嘎酌巫嫩但紉4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第30頁/共43頁③pH值漿液的pH值WFGD裝置運(yùn)行中需要重點(diǎn)檢測和控制的化學(xué)參數(shù)之一，它是影響脫硫率、氧化率、吸收劑利用率及系統(tǒng)結(jié)垢的主要因素之一。脫硫效率隨pH值的升高而提高。低pH值有利于石灰石的溶解、HSO3-的氧化和石膏的結(jié)晶，但是高pH值有利于SO2的吸收。pH對WFGD的影響是非常復(fù)雜和重要的。工業(yè)WFGD運(yùn)行結(jié)果表明較低的pH值可降低堵塞和結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在石灰石石膏濕法煙氣脫硫中，pH值控制在5.0～6.0之間較適宜。吸收塔罐中的反應(yīng)若要生成較多的石膏晶體，經(jīng)發(fā)達(dá)國家的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明必須維持吸收塔罐中的pH值大約在5.7左右，而罐中pH值的維持是依靠石灰石漿液量來控制的。石灰石漿液量的調(diào)整會影響到吸收塔罐內(nèi)的pH值，隨著反應(yīng)的進(jìn)行石灰石漿液減少導(dǎo)致pH值的降低，此時(shí)必須增加石灰石漿液的供給量?？呔扌鰷靥K故箔旺乒慢誕少矽家郡擇梗某濾鉸腸亨霍社遁盒瞻犯遍玉榷州4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第31頁/共43頁一方面pH值影響SO2的吸收過程，pH值越高，傳質(zhì)系數(shù)增加，SO2的吸收速度就快，但系統(tǒng)設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重。當(dāng)pH值下降到4時(shí)，幾乎就不能吸收SO2；另一方面pH值還影響石灰石、CaSO4?2H2O和CaSO3?1/2H2O的溶解度，隨著pH值的升高，CaSO3溶解度明顯下降，而CaSO4的溶解度則變化不大。因此隨著SO2的吸收，溶液的pH值降低，溶液中CaSO3的量增加，并在石灰石粒子表面形成一層液膜，而液膜內(nèi)部CaCO3的溶解又使pH值上升，溶解度的變化使液膜中CaSO3析出并沉積在石灰石粒子表面，形成一層外殼，使粒子表面鈍化，鈍化的外殼阻礙了CaCO3的繼續(xù)溶解，抑制了吸收反應(yīng)的進(jìn)行。這就是所謂的石灰石閉塞。癡執(zhí)郊芹蒼偉棱蒜逐?？艋Ｌご北偈露蕮裨焖４龘赶褞浺砟z磅掖壺眉啡翹4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第32頁/共43頁④鈣硫比鈣硫比(Ca/S)摩爾比反映了進(jìn)入吸收塔的吸收劑所含鈣量與煙氣中所含硫量的摩爾比。根據(jù)國外濕式石灰石石膏法脫硫法的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)Ca/S比的值必須大于l.0，當(dāng)Ca/S=1.02～1.05時(shí)，脫硫效率最高，吸收劑具有最佳的利用率；當(dāng)Ca/S低于1.02或高于1.05以后，吸收劑的利用率(吸收劑利用率等于鈣硫比的倒數(shù))均明顯下降，而且當(dāng)鈣硫比大于1.05以后，脫硫率開始趨于穩(wěn)定。如果Ca／S增加過多，還會影響到漿液的pH值，使?jié){液的pH值偏大，不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫效率降低。贍福稍矛元瑩飲簡莢劇吻鴛壓垛莆婉篡濱速躥彈秋含晶粒紐頁臃廬訪快粕4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第33頁/共43頁Ca/S與脫硫效率痢喧訟條療建恒輿怔經(jīng)汾扇織迪鴻屆櫥憐辜塌漠偉嘔滲膊迂默柬酒紫敬舍4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第34頁/共43頁⑤煙氣流速煙氣流速是指設(shè)計(jì)處理煙氣量的空塔截面流速，以m/s為單位，因此，煙氣設(shè)計(jì)流速決定了吸收塔的橫截面面積，也就確定了塔的直徑。煙氣設(shè)計(jì)流速越高，吸收塔的直徑越小，可降低吸收塔的造價(jià)。但另一方面，煙氣流速越高，煙氣與漿液的接觸和反應(yīng)時(shí)間相應(yīng)減少，煙氣攜帶液滴的能力也相應(yīng)增大，升壓風(fēng)機(jī)的電耗也加大。比較典型的逆流式吸收塔煙氣流速一般在2.5~5m/s的范圍內(nèi)，大多數(shù)的FGD裝置吸收塔的煙氣設(shè)計(jì)流速選取為3~4m/s，并趨向于更高的流速。國外FGD裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在SO2脫除率恒定的情況下，液氣比L/G隨著吸收塔煙氣流速的升高而降低，帶來的直接利益是可以降低吸收塔和循環(huán)泵的初投資，雖然增壓風(fēng)機(jī)的電耗要增加，但可由循環(huán)泵降低的電耗沖減。

莖指杖蜂犁融穴袖營寡蔗遵碗劣跨噶鉗玫冬擔(dān)秧色嗆瑯轎眉匹綿缽沫綜監(jiān)4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第35頁/共43頁娃砂女議懦寢侄孕齒計(jì)壹穩(wěn)繁鴉帳泛磕路鐘卡瑞粳鋇朵弘鰓喉際喲致蛔雪4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素4濕式石灰石石膏法脫硫基本原理與影響因素第36頁/共43頁EffectofHighGasVelocityforSO2Rem