【石灰石石膏法脱硫原理、影响因素及方法特征综述3200字】

石灰石石膏法脱硫原理、影响因素及方法特征目录TOC\o"1-2"\h\u20511石灰石石膏法脱硫原理、影响因素及方法特征 1136131工作原理 1119532工艺过程 1294513影响因素 221115①吸收剂 212577②液气比 222267③pH值 213815④钙硫比 39623⑤烟气流速 330318⑥浆液停留时间的影响 35232⑦吸收液过饱和度的影响 3311724方法特征 41工作原理石灰石石膏法（简称WFGD）是使用石灰石或者石灰作为脱硫剂，石灰石经过粉碎磨细成粉状与水搅拌制成脱硫浆液，如果采用石灰为吸脱硫剂时，石灰粉经过消化后加水混合制成脱硫浆液。在脱硫塔内，脱硫浆液与含有二氧化硫烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行反应从而被去除，最后产生脱硫石膏[26]。2工艺过程锅炉燃烧产生的烟气通过除尘器去除颗粒物后进入脱硫塔塔，脱硫塔为与烟气逆流喷淋浆液的空塔结构，具有吸收及氧化的功能，脱硫塔上部为吸收区，下部为氧化区，经由除尘器除尘后的烟气与脱硫塔内的循环浆液逆向混合。脱硫装置一般配备3-5台循环泵，每层雾化喷淋装置都对应一台循环泵。如果只有一台锅炉启动时或者锅炉负荷比较低时，可以停运1-2层雾化喷淋装置，这是脱硫塔仍然保持着比较高的液气比，进而脱硫效果能达到所需要的。脱硫塔吸收区的上部装有一个二级除雾器，二级除雾器出口烟气中的游离态水份不会超过75mg/Nm3。吸收二氧化硫后的脱硫液将进入循环氧化区，氧化区中亚硫酸钙被空气氧化成脱硫石膏晶体。与此同时，由脱硫剂制备装置将新鲜的石灰石浆液打入吸收氧化装置中，来补充脱硫塔中与二氧化硫反应的石灰石，使脱硫浆液的pH值保持在一定范围内。反应过程中生成物浆液在达到一定的密度时将排入副产品收集装置，经过真空压滤等措施进而形成脱硫石膏。脱硫过程方程式：CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca（HSO3）2氧化过程方程式：2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2OCa（HSO3）2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO43影响因素①吸收剂石灰石的密度、品质以及碳酸钙的供给量直接决定着石灰石浆液的实际供给量，其中石灰石的纯度是影响石灰石品质的主要因素，石灰石是一种天然形成的矿石，石灰石在形成和开的过程中不可避免的会掺杂一些杂质在石灰石矿中，碳酸钙的含量分布不均，从50%-90%不等。送入脱硫塔等量的纯度低较的石灰石浆液将无法保持脱硫塔中浆液的pH值，从而会降低脱硫效率，只有送入比较多的石灰石浆液才可以维持脱硫液的pH值，则会增加脱硫塔中的杂质，从而造成石膏晶体结垢沉积，使脱硫塔的安全性大大降低。②液气比液气比（L/G）在湿法脱硫中是一个很重要的操作参数。是指每立方米烟气所配比的的洗涤液体积，单位是L/m3。液气比的增加会使脱硫塔的脱硫效率提高，当液气比比较低的时候，影响的效果会非常明显。当液气比增加时，会提高气相和液相的传质系数，则会吸收更多的二氧化硫，但当液气比增大而使停留时间减小时，传质速率的强度将被削弱，会对二氧化硫的吸收不利。在现实操作中，对于含有杂质较多的石灰石配置的浆液反应活性较弱，可以将液气比适当的提高一些，从而来克服其不利的影响。一般合适的L/G比值范围是15-25。美国电力研究院的计算程序优化液气比值为：16.57L/m3。③pH值浆液的pH值WFGD系统运行中的重要化学参数之一，需要重点检测和控制的，它能够影响脱硫塔的脱硫率、氧化率、吸收剂利用率及脱硫塔内结垢的重要因素之一。脱硫效率随pH值的升高而提高。pH值较低时石灰石的溶解效果会很好，也会使亚硫酸氢根更好的氧化和石膏更容易结晶，但是pH值较高的时候二氧化硫的吸收效果会更好。WFGD运行过程中受到pH的影响是非常复杂的。较低的pH值会在WFGD运行时堵塞和结垢的风险大大降低。因此，在石灰石-石膏湿法烟气脱硫，pH值为5.0-6.0更合适。④钙硫比钙硫比（Ca/S）反映了进入脱硫塔的脱硫剂所钙的含量与烟气中所硫的含量的摩尔比。根据外国使用石灰石石膏湿式法脱硫的经验钙硫比的值必须在1.0以上，当钙硫比的值1.02-1.05之间时，脱硫效果最好，脱硫剂的利用率最高。当钙硫比不在1.02-1.05之间时，脱硫剂的剂的利用率明显下降，而且当钙硫比在1.05以上时，脱硫效率将逐渐稳定。如果钙硫比增加过多还会使浆液的pH值受到影响，是浆液的pH增大，将会抑制脱硫反应，使脱硫效率下降。⑤烟气流速烟气流速是指经过空塔截面所设计处理最大烟气量的流速，单位：m/s。所以，脱硫塔的横截面面积由设计烟气流速来决定的，进而确定了脱硫塔的直径。设计的烟气流速越大，脱硫塔的直径就越小则可降低脱硫塔的成本。但从另一方面考虑，烟气流速越大，烟气与脱硫液的接触及反应时间就会减少，烟气会增加携带液滴的能力，则会加大风机的电耗量。典型的脱硫塔的烟气流速一般在2.5-5m/s范围。大部分的脱硫塔的烟气设计流速在3-4m/s范围内，并且向更高的流速研发。国外烟气脱硫装置运行经验表明，当烟气脱硫率不变时，液气比L／g随着脱硫塔烟气流量的增加而降低，直接带来的好处是可以减少脱硫塔和循环泵的初期投资，尽管风机的耗电量增加了，但是循环泵的耗电量会降低。⑥浆液停留时间的影响浆液在脱硫塔内循环一次在反应池中的平均停留时间，也叫浆液循环停留时间（Tc），可通过反应池浆液容积除以循环液流量来进行计算。浆液在反应池内停留时间长对浆液中石灰石与二氧化硫完全反应有帮助，并且能够使反应生成亚硫酸钙氧化成硫酸钙有足够的时间，从而产出粒度均匀、纯度高的脱水石膏。然而，延长浆体在反应器中的停留时间将导致反应器体积增大，氧化空气容量和混合器容量增加，设备成本增加，运行成本增加。石灰石石膏法的浆液停留时间在3.5-8min范围内比较合适。⑦吸收液过饱和度的影响石灰石浆液吸收SO2后生成CaSO3和CaSO4。石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度。在操作过程中，当相对饱和度超过某一特定值后，就会在悬浊液内已经存在的石膏晶体上还会结出石膏晶体生长。当相对饱和度的值达到更高时，就会形成晶核，同时在其他物质表面上也会有石膏晶体生长，这样会使脱硫塔浆液池表面结垢。不但如此，还没有来得及反应的石灰石颗粒表面上也会产生晶体，使石灰石利用率和脱硫效率降低。相对饱和度一般控制在1.3-1.4以下。4方法特征（1）脱硫效率高。脱硫率高达95%以上，经过石灰石石膏法脱硫塔的烟气中颗粒物的含量也会降低。对于大机组来说，这种方法对二氧化硫的去除量会很大，便于管理部门和企业实行总量控制。（2）技术成熟，运行可靠性好。国外98%以上的火电厂都采样石灰石石膏湿法脱硫装置，因为这种方法发展历史长，技术相对来说比较成熟，设备运行经验丰富，所以不会因脱硫装置而使锅炉的正常运行受到影响。尤其是新建的大机组选用这种脱硫工艺，会增长使用寿命，也会取得很好的投资效益。（3）吸收剂资源丰富，价格便宜。作为脱硫剂原料的石灰石，在我国有着比较丰富资源，很多区域的石灰石品质也非常高，有着90%以上的碳酸钙含量，更有甚者碳酸钙含量可达到95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中，石灰石价格最便宜，破碎磨细较简单，钙利用率较高。（4）对煤种变化的适应性强。该方法无论对于高硫煤（含硫量大于3%）还是低硫煤（含硫量低于1%）燃烧过程中产生的烟气，都可以很好的将烟气中的二氧化硫吸收去除。（5）脱硫产生的脱硫石膏利用率比较高。该方法产生的的脱硫副产物为石膏。日本每年产生的脱硫石膏为250万吨左右；德国每年产生的脱硫石膏为350万吨左右，大体上全部都能再利用，脱硫石膏主要用于生产建材产品和制作水泥缓凝剂。脱硫石膏的回收利用，不但能增加企业效益、减少运行成本，并且还能减少固体废物处置费用，能使灰场使用的年限延长。（6）技术进步快。近年来国外对该方法开展了更加深入的研究，对脱硫设备进行不断的改进，如吸收装置现在一塔就可实现原来的冷却、吸收、氧化，脱硫塔内的流速大幅度提升，进一步改善喷嘴性能等。经过技术的不断进步和革新，可望能够解决该方法占地面积大、初期投资较高等问题逐渐得到很好的解决