摘要：闡述了石灰石－石膏濕法脫硫工藝原理及存在的技術(shù)問題和處理方法，并對影響脫硫效率的主要因素進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；技術(shù)問題 ；脫硫效率

當(dāng)前脫硫技術(shù)在新建、擴(kuò)建、或改建的大型燃煤工礦企業(yè)，特別是燃煤電廠正得到廣泛的推廣應(yīng)用，而石灰石－石膏濕法脫硫是技術(shù)最成熟、適合我國國情且國內(nèi)應(yīng) 用最多的高效脫硫工藝，但在實(shí)際應(yīng)用中如果不能針對具體情況正確處理結(jié)垢、堵塞、腐蝕等的技術(shù)問題，將達(dá)不到預(yù)期的脫硫效果。本文就該法的工藝原理、實(shí)踐 中存在的技術(shù)問題、處理方法及影響脫硫效率的主要因素做如下簡要探討。

1. 石灰石－石膏濕法脫硫工藝及脫硫原理

從電除塵器出來的煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)BUF進(jìn)入換熱器GGH，煙氣被冷卻后進(jìn)入吸收塔Abs，并與石灰石漿液相混合。漿液中的部分水份蒸發(fā)掉，煙氣進(jìn)一步冷 卻。煙氣經(jīng)循環(huán)石灰石稀漿的洗滌，可將煙氣中95%以上的硫脫除。同時(shí)還能將煙氣中近100%的氯化氫除去。在吸收器的頂部，煙道氣穿過除霧器Me，除去 懸浮水滴。

離開吸收塔以后，在進(jìn)入煙囪之前，煙氣再次穿過換熱器，進(jìn)行升溫。吸收塔出口溫度一般為50-70℃，這主要取決于燃燒的燃料類型。煙囪的最低氣體溫度常 常按國家排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下來。在我國，有GGH 的脫硫，煙囪的最低氣溫一般是80℃，無GGH 的脫硫，其溫度在50℃左右。大部分脫硫煙道都配備有旁路擋板（正常情況下處于關(guān)閉狀態(tài)）。在緊急情況下或啟動(dòng)時(shí)，旁路擋板打開，以使煙道氣繞過二氧化硫 脫除裝置，直接排入煙囪。

石灰石—石膏稀漿從吸收塔沉淀槽中泵入安裝在塔頂部的噴嘴集管中。在石灰石—石膏稀漿沿噴霧塔下落過程中它與上升的煙氣接觸。煙氣中的SO2溶入水溶液 中，并被其中的堿性物質(zhì)中和，從而使煙氣中的硫脫除。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧（空氣中的氧）發(fā)生反應(yīng)，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀槽中從溶液 中析出。石膏稀漿由吸收塔沉淀槽中抽出，經(jīng)濃縮、脫水和洗滌后先儲(chǔ)存起來，然后再從當(dāng)?shù)剡\(yùn)走。

2． 脫硫系統(tǒng)的結(jié)垢、堵塞與解決辦法

2. 1結(jié)垢、堵塞機(jī)理

1)石膏終產(chǎn)物濃度超過了漿液的吸收極限，石膏就會(huì)以晶體的形式開始沉積，當(dāng)相對飽和濃度達(dá)到一定值時(shí)，石膏晶體將在懸浮液中已有的石膏晶體表面進(jìn)行生長，當(dāng)飽和度達(dá)到更高值時(shí)，就會(huì)形成晶核，同時(shí)，晶體也會(huì)在其它各種物體表面上生長，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢。

2)在系統(tǒng)的氧化程度低下，甚至無氧化發(fā)生的條件下，可生成一種反應(yīng)物為Ca(SO₃)0.8(SO₄)0.21/2H₂O,稱為 CSS-軟垢，使系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢，甚至堵塞。

3)吸收液pH值的劇烈變化，低pH值時(shí)，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會(huì)有石膏在很短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生并析出，產(chǎn)生硬垢。而高pH值亞硫酸鹽溶解度降低，會(huì)引起亞硫酸鹽析出，產(chǎn)生軟垢。在堿性pH值運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣硬垢。

2．2　解決辦法

1）采用強(qiáng)制氧化工藝，使氧化反應(yīng)趨于完全，控制亞硫酸鈣的氧化率在95%以上，保持漿液中有足夠密度的石膏晶種。

2） 嚴(yán)格除塵，嚴(yán)防噴嘴堵塞。

3）控制吸收液中水份蒸發(fā)速度和蒸發(fā)量，運(yùn)行中控制溶液中石膏過飽和度最大不超過130％。

4） 控制溶液的PH值，尤其避免運(yùn)行中pH值的急劇變化。

5） 吸收液中加入二水硫酸鈣或亞硫酸鈣晶種。

6） 向吸收液中加入添加劑如：鎂離子、乙二酸。

7） 適當(dāng)?shù)脑龃笠簹獗纫彩窍到y(tǒng)結(jié)垢、堵塞的重要技術(shù)措施。

3．硫系統(tǒng)的腐蝕與防腐

3．1　腐蝕機(jī)理

1）煙氣中的SO₂、HCl、HF等酸性氣體在與液體接觸時(shí)，生成相應(yīng)的酸液，其SO₃^2－、C^l－、SO₄^2－對金屬有很強(qiáng)的腐蝕性，對防腐內(nèi)襯亦有很強(qiáng)的擴(kuò)散滲透破壞作用。

2）金屬表面與水及電解質(zhì)形成電化學(xué)腐蝕，在焊縫處比較明顯。

3）結(jié)晶腐蝕，溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)后，吸收塔內(nèi)逐漸變干，溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶，隨后體積發(fā)生膨脹，使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生剝離損壞。


4）環(huán)境溫度的影響。由于GGH（蓄熱式換熱器）故障或循環(huán)液系統(tǒng)故障，導(dǎo)致塔內(nèi)煙溫升高，其防腐材料的許用應(yīng)力隨溫度升高而急劇降低。

5）漿液中由于含有固態(tài)物，落下時(shí)對塔內(nèi)物質(zhì)有一定的沖刷作用.

3．2　防腐技術(shù)

1）合理控制漿液的pH值。

2）選擇合理的FGD(脫硫設(shè)備)煙氣入口溫度，并選擇與之相配套的防腐內(nèi)襯，選擇與入口煙溫，塔內(nèi)設(shè)計(jì)溫度不相匹配的內(nèi)襯材料是致命的錯(cuò)誤。

3）嚴(yán)把防腐內(nèi)襯的施工質(zhì)量。

4）吸收塔現(xiàn)場制作過程中保證焊口滿焊，焊縫光滑平整無缺陷，內(nèi)支撐件及框架不能用角鋼、槽鋼、工字鋼，應(yīng)用圓鋼、方鋼為主，外接管不能用焊接，要用法蘭連接。

5）選擇合理的防腐材料。

4. 影響脫硫效率的因素分析

4．1　吸收液的pH值

煙氣中SO₂與吸收塔漿液接觸后發(fā)生如下一些化學(xué)反應(yīng)：

SO2+H2O＝HSO₃^－+H^＋

CaCO₃+H^＋＝HCO₃^－+Ca^2＋

 HSO₃^－+1／2O₂＝SO₄^2－+H^＋

SO₄^2－+Ca^2＋+2H₂O＝CaSO₄•2H₂O

從以上反應(yīng)歷程不難發(fā)現(xiàn)，高pH的漿液環(huán)境有利于SO₂的吸收，而低pH則有助于Ca^2＋的析出，二者互相對立。

    pH值＝6時(shí)，二氧化硫吸收效果最佳，但此時(shí)易發(fā)生結(jié)垢，堵塞現(xiàn)象。而低的pH值有利于亞硫酸鈣的氧化，石灰石溶解度增加，卻使二氧化硫的吸收受到抑制， 脫硫效率大大降低，當(dāng)pH＝4時(shí)，二氧化硫的吸收幾乎無法進(jìn)行，且吸收液呈酸性，對設(shè)備也有腐蝕。具體最合適的pH值應(yīng)在調(diào)試后得出，但一般pH在4—6 之間。

4．2　液氣比及漿液循環(huán)量

液氣比增大，代表氣液接觸機(jī)率增加，脫硫率增大。但二氧化硫與吸收液有一個(gè)氣液平衡，液氣比超過一定值后，脫硫率將不在增加。新鮮的石灰石漿液噴淋下來后與煙氣接觸后，SO₂等氣體與石灰石的反應(yīng)并不完全，需要不斷地循環(huán)反應(yīng)，增加漿液的循環(huán)量，也就加大了CaCO₃與SO₂的接觸反應(yīng)機(jī)會(huì)，從而提高了SO₂的去除率。

4．3　煙氣與脫硫劑接觸時(shí)間

煙氣自氣－氣加熱器進(jìn)入吸收塔后，自下而上流動(dòng)，與噴淋而下的石灰石漿液霧滴接觸反應(yīng)，接觸時(shí)間越長，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。因此長期投運(yùn)對應(yīng)高位噴淋盤的循環(huán)泵，有利于煙氣和脫硫劑充分反應(yīng)，相應(yīng)的脫硫率也高。

4．4　石灰石粒度及純度

石灰石顆粒越細(xì)，其表面積越大，反應(yīng)越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。一般要求為：90%通過325目篩或250目篩，石灰石純度一般要求為大于90%。

4．5  氧化空氣量

O₂參與煙氣脫硫的化學(xué)過程，使4HSO₃^－氧化為SO₄^2－ ，隨著煙氣中O₂含量的增加，CaSO₄•2H₂O的形成加快，脫硫率也呈上升趨勢。多投運(yùn)氧化風(fēng)機(jī)可提高脫硫率。

4．6  煙塵

原煙氣中的飛灰在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中Ca^2＋的溶解速率，同時(shí)飛灰中不斷溶出的一些重金屬會(huì)抑制Ca^2＋與HSO₃^－的反應(yīng)。煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設(shè)計(jì)允許量，將使脫硫率大為下降，噴頭堵塞。一般要求FGD入口粉塵含量小于200mg/m3

4.7煙氣溫度

進(jìn)入吸收塔煙氣溫度越低，越利于SO2氣體溶于漿液，形成HSO3－，即：低溫有利于吸收，高溫有利于解吸。通常，將煙氣冷卻到60。C左右再進(jìn)行吸收操作最為適宜，較高的吸收操作溫度，會(huì)使SO2的吸收效率降低。

4．8　Cl^－含量

氯在系統(tǒng)中主要以氯化鈣形式存在，去除困難，影響脫硫效率，后續(xù)處理工藝復(fù)雜，在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制系統(tǒng)中Cl-－含量(一般控制在20000 ppm以內(nèi))，確保其在設(shè)計(jì)（一般設(shè)計(jì)在40000 ppm左右）允許范圍內(nèi)。

5. 結(jié)束語

通過以上方法可基本解決實(shí)踐中的脫硫技術(shù)問題，使脫硫效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保我國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)有效地保護(hù)好生存環(huán)境、確保人民生活水平的全面提高！

參考文獻(xiàn)：

[1]. 《環(huán)境工程》，成都科技大學(xué)出版社

[2]. 《工業(yè)脫硫技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社

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