【石灰石石膏法脫硫原理、影響因素及方法特征綜述3200字】

石灰石石膏法脫硫原理、影響因素及方法特征目錄TOC\o"1-2"\h\u20511石灰石石膏法脫硫原理、影響因素及方法特征 1136131工作原理 1119532工藝過程 1294513影響因素 221115①吸收劑 212577②液氣比 222267③pH值 213815④鈣硫比 39623⑤煙氣流速 330318⑥漿液停留時間的影響 35232⑦吸收液過飽和度的影響 3311724方法特征 41工作原理石灰石石膏法（簡稱WFGD）是使用石灰石或者石灰作為脫硫劑，石灰石經(jīng)過粉碎磨細成粉狀與水攪拌制成脫硫漿液，如果采用石灰為吸脫硫劑時，石灰粉經(jīng)過消化后加水混合制成脫硫漿液。在脫硫塔內，脫硫漿液與含有二氧化硫煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的空氣進行反應從而被去除，最后產(chǎn)生脫硫石膏[26]。2工藝過程鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣通過除塵器去除顆粒物后進入脫硫塔塔，脫硫塔為與煙氣逆流噴淋漿液的空塔結構，具有吸收及氧化的功能，脫硫塔上部為吸收區(qū)，下部為氧化區(qū)，經(jīng)由除塵器除塵后的煙氣與脫硫塔內的循環(huán)漿液逆向混合。脫硫裝置一般配備3-5臺循環(huán)泵，每層霧化噴淋裝置都對應一臺循環(huán)泵。如果只有一臺鍋爐啟動時或者鍋爐負荷比較低時，可以停運1-2層霧化噴淋裝置，這是脫硫塔仍然保持著比較高的液氣比，進而脫硫效果能達到所需要的。脫硫塔吸收區(qū)的上部裝有一個二級除霧器，二級除霧器出口煙氣中的游離態(tài)水份不會超過75mg/Nm3。吸收二氧化硫后的脫硫液將進入循環(huán)氧化區(qū)，氧化區(qū)中亞硫酸鈣被空氣氧化成脫硫石膏晶體。與此同時，由脫硫劑制備裝置將新鮮的石灰石漿液打入吸收氧化裝置中，來補充脫硫塔中與二氧化硫反應的石灰石，使脫硫漿液的pH值保持在一定范圍內。反應過程中生成物漿液在達到一定的密度時將排入副產(chǎn)品收集裝置，經(jīng)過真空壓濾等措施進而形成脫硫石膏。脫硫過程方程式：CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca（HSO3）2氧化過程方程式：2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2OCa（HSO3）2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO43影響因素①吸收劑石灰石的密度、品質以及碳酸鈣的供給量直接決定著石灰石漿液的實際供給量，其中石灰石的純度是影響石灰石品質的主要因素，石灰石是一種天然形成的礦石，石灰石在形成和開的過程中不可避免的會摻雜一些雜質在石灰石礦中，碳酸鈣的含量分布不均，從50%-90%不等。送入脫硫塔等量的純度低較的石灰石漿液將無法保持脫硫塔中漿液的pH值，從而會降低脫硫效率，只有送入比較多的石灰石漿液才可以維持脫硫液的pH值，則會增加脫硫塔中的雜質，從而造成石膏晶體結垢沉積，使脫硫塔的安全性大大降低。②液氣比液氣比（L/G）在濕法脫硫中是一個很重要的操作參數(shù)。是指每立方米煙氣所配比的的洗滌液體積，單位是L/m3。液氣比的增加會使脫硫塔的脫硫效率提高，當液氣比比較低的時候，影響的效果會非常明顯。當液氣比增加時，會提高氣相和液相的傳質系數(shù)，則會吸收更多的二氧化硫，但當液氣比增大而使停留時間減小時，傳質速率的強度將被削弱，會對二氧化硫的吸收不利。在現(xiàn)實操作中，對于含有雜質較多的石灰石配置的漿液反應活性較弱，可以將液氣比適當?shù)奶岣咭恍?，從而來克服其不利的影響。一般合適的L/G比值范圍是15-25。美國電力研究院的計算程序優(yōu)化液氣比值為：16.57L/m3。③pH值漿液的pH值WFGD系統(tǒng)運行中的重要化學參數(shù)之一，需要重點檢測和控制的，它能夠影響脫硫塔的脫硫率、氧化率、吸收劑利用率及脫硫塔內結垢的重要因素之一。脫硫效率隨pH值的升高而提高。pH值較低時石灰石的溶解效果會很好，也會使亞硫酸氫根更好的氧化和石膏更容易結晶，但是pH值較高的時候二氧化硫的吸收效果會更好。WFGD運行過程中受到pH的影響是非常復雜的。較低的pH值會在WFGD運行時堵塞和結垢的風險大大降低。因此，在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，pH值為5.0-6.0更合適。④鈣硫比鈣硫比（Ca/S）反映了進入脫硫塔的脫硫劑所鈣的含量與煙氣中所硫的含量的摩爾比。根據(jù)外國使用石灰石石膏濕式法脫硫的經(jīng)驗鈣硫比的值必須在1.0以上，當鈣硫比的值1.02-1.05之間時，脫硫效果最好，脫硫劑的利用率最高。當鈣硫比不在1.02-1.05之間時，脫硫劑的劑的利用率明顯下降，而且當鈣硫比在1.05以上時，脫硫效率將逐漸穩(wěn)定。如果鈣硫比增加過多還會使?jié){液的pH值受到影響，是漿液的pH增大，將會抑制脫硫反應，使脫硫效率下降。⑤煙氣流速煙氣流速是指經(jīng)過空塔截面所設計處理最大煙氣量的流速，單位：m/s。所以，脫硫塔的橫截面面積由設計煙氣流速來決定的，進而確定了脫硫塔的直徑。設計的煙氣流速越大，脫硫塔的直徑就越小則可降低脫硫塔的成本。但從另一方面考慮，煙氣流速越大，煙氣與脫硫液的接觸及反應時間就會減少，煙氣會增加攜帶液滴的能力，則會加大風機的電耗量。典型的脫硫塔的煙氣流速一般在2.5-5m/s范圍。大部分的脫硫塔的煙氣設計流速在3-4m/s范圍內，并且向更高的流速研發(fā)。國外煙氣脫硫裝置運行經(jīng)驗表明，當煙氣脫硫率不變時，液氣比L／g隨著脫硫塔煙氣流量的增加而降低，直接帶來的好處是可以減少脫硫塔和循環(huán)泵的初期投資，盡管風機的耗電量增加了，但是循環(huán)泵的耗電量會降低。⑥漿液停留時間的影響漿液在脫硫塔內循環(huán)一次在反應池中的平均停留時間，也叫漿液循環(huán)停留時間（Tc），可通過反應池漿液容積除以循環(huán)液流量來進行計算。漿液在反應池內停留時間長對漿液中石灰石與二氧化硫完全反應有幫助，并且能夠使反應生成亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣有足夠的時間，從而產(chǎn)出粒度均勻、純度高的脫水石膏。然而，延長漿體在反應器中的停留時間將導致反應器體積增大，氧化空氣容量和混合器容量增加，設備成本增加，運行成本增加。石灰石石膏法的漿液停留時間在3.5-8min范圍內比較合適。⑦吸收液過飽和度的影響石灰石漿液吸收SO2后生成CaSO3和CaSO4。石膏結晶速度依賴于石膏的過飽和度。在操作過程中，當相對飽和度超過某一特定值后，就會在懸濁液內已經(jīng)存在的石膏晶體上還會結出石膏晶體生長。當相對飽和度的值達到更高時，就會形成晶核，同時在其他物質表面上也會有石膏晶體生長，這樣會使脫硫塔漿液池表面結垢。不但如此，還沒有來得及反應的石灰石顆粒表面上也會產(chǎn)生晶體，使石灰石利用率和脫硫效率降低。相對飽和度一般控制在1.3-1.4以下。4方法特征（1）脫硫效率高。脫硫率高達95%以上，經(jīng)過石灰石石膏法脫硫塔的煙氣中顆粒物的含量也會降低。對于大機組來說，這種方法對二氧化硫的去除量會很大，便于管理部門和企業(yè)實行總量控制。（2）技術成熟，運行可靠性好。國外98%以上的火電廠都采樣石灰石石膏濕法脫硫裝置，因為這種方法發(fā)展歷史長，技術相對來說比較成熟，設備運行經(jīng)驗豐富，所以不會因脫硫裝置而使鍋爐的正常運行受到影響。尤其是新建的大機組選用這種脫硫工藝，會增長使用壽命，也會取得很好的投資效益。（3）吸收劑資源豐富，價格便宜。作為脫硫劑原料的石灰石，在我國有著比較豐富資源，很多區(qū)域的石灰石品質也非常高，有著90%以上的碳酸鈣含量，更有甚者碳酸鈣含量可達到95%以上。在脫硫工藝的各種吸收劑中，石灰石價格最便宜，破碎磨細較簡單，鈣利用率較高。（4）對煤種變化的適應性強。該方法無論對于高硫煤（含硫量大于3%）還是低硫煤（含硫量低于1%）燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，都可以很好的將煙氣中的二氧化硫吸收去除。（5）脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏利用率比較高。該方法產(chǎn)生的的脫硫副產(chǎn)物為石膏。日本每年產(chǎn)生的脫硫石膏為250萬噸左右；德國每年產(chǎn)生的脫硫石膏為350萬噸左右，大體上全部都能再利用，脫硫石膏主要用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品和制作水泥緩凝劑。脫硫石膏的回收利用，不但能增加企業(yè)效益、減少運行成本，并且還能減少固體廢物處置費用，能使灰場使用的年限延長。（6）技術進步快。近年來國外對該方法開展了更加深入的研究，對脫硫設備進行不斷的改進，如吸收裝置現(xiàn)在一塔就可實現(xiàn)原來的冷卻、吸收、氧化，脫硫塔內的流速大幅度提升，進一步改善噴嘴性能等。經(jīng)過技術的不斷進步和革新，可望能夠解決該方法占地面積大、初期投資較高等問題逐漸得到很好的解決