李學(xué)玲

摘要：根據(jù)實際脫硫經(jīng)驗，降低pH值，可以提高石灰石的溶解程度，但在較低的pH值環(huán)境下，不利于二氧化硫的吸收。而提高pH值雖然可以促進(jìn)二氧化硫的吸收，但又降低了石灰石的溶解程度。這樣以來，就需要在實際工作過程中，既要保證石灰石的有效溶解，又要使二氧化硫的吸收達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。本文經(jīng)過對進(jìn)入吸收塔的石灰石漿液量或吸收塔排出漿液濃度的嚴(yán)密計算分析，得到了一個同時滿足石灰石溶解和二氧化硫吸收的pH值范圍，即維持在4.8-5.8之間。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏法脫硫 pH值 影響 CaCO3的量

0 引言

作為石灰石-石膏法脫硫的關(guān)鍵參考指標(biāo)，PH值的高低，對于脫硫過程中二氧化硫的吸收快慢、石灰石的溶解程度，有著十分重要的影響。寧夏電投西夏熱電有限公司2×200MW機(jī)組，使用的是煙氣脫硫（FGD）技術(shù)，在實際脫硫過程中，主要利用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。總的脫硫系統(tǒng)包含兩套脫硫裝置，與鍋爐形成一爐一塔方式布置。每臺FGD的煙氣處理能力為相應(yīng)鍋爐BMCR工況時的100%煙氣量，脫硫效率按≥95%設(shè)計。

1 工藝簡介及工作原理

鍋爐煙氣經(jīng)電除塵處理后進(jìn)入FGD裝置中的吸收塔后折流向上與噴淋下來的漿液充分接觸，煙氣被漿液冷卻并達(dá)到飽和，煙氣中的SO2、SO3、HCL、HF等酸性成分被吸收，接下來經(jīng)過鋸齒形除霧器的過濾，把所含的霧滴進(jìn)一步去除，再經(jīng)過充分洗滌和凈化后的煙氣，才可以流出吸收塔，從吸收塔直到最后進(jìn)入煙囪排放。這種脫硫工藝從實際使用過程來看，基本上還算比較可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，故障率很低，脫硫的效果也比較明顯，能夠在大型機(jī)組中安裝使用，對煤質(zhì)類型有著很廣泛的適應(yīng)性，產(chǎn)出的脫硫副產(chǎn)品能夠得到回收利用，總體來說，這種脫硫工藝有著比較高的技術(shù)優(yōu)勢，其使用成本也相對低廉。下面是整個工藝過程發(fā)生的一些反應(yīng)：

1.1 吸收反應(yīng)

這個過程中，首先是噴嘴將循環(huán)漿液噴入吸收塔，然后煙氣也進(jìn)入吸收塔，并且與吸收塔內(nèi)的循環(huán)漿液開始接觸，從而被循環(huán)漿液吸收。反應(yīng)模式如下：

SO2+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3-

1.2 氧化反應(yīng)

一部分HSO3-在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化，其它的HSO3-在反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化，反應(yīng)如下：

HSO3-+1/2O2→HSO4-HSO4-→H++SO42-

1.3 中和反應(yīng)

反應(yīng)物漿液被引入吸收塔內(nèi)中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)再循環(huán)。中和反應(yīng)如下：

Ca2++CO32-+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2↑

2H++CO32-→H2O+CO2↑

1.4 其他

煙氣中大部分雜質(zhì)如Cl，F(xiàn)和塵都被循環(huán)漿液洗掉了。一部分含有石膏、塵和雜質(zhì)的循環(huán)漿液被抽出輸送到石膏脫水系統(tǒng)。

圖1 脫硫反應(yīng)原理圖

2 漿液pH值是怎樣影響漿液對SO2的吸收的

在石灰石—石膏法脫硫過程中，的一個十分重要的運(yùn)行參數(shù)就是漿液池的pH值。從實際的使用過程中可知，PH值的高低，對于SO2的吸收程度有著直接的影響。具體說來，漿液pH值越高，傳質(zhì)系數(shù)就會增加，對SO2的吸收速度就會加快，但是，在比較高的的pH值環(huán)境下，石灰石的溶解比較困難，也會加重系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)垢程度，影響設(shè)備整體的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。漿液pH值如果降低，對于石灰石的溶解是有利的，可以提高其溶解程度，但是，比較低的pH值環(huán)境下，對SO2吸收的實際效果會降低，從實際作業(yè)過程來看，PH值如果下降到4時，對于SO2的吸收能力就幾乎喪失了。除此之外，pH值對石灰石、CaSO4·2H2O和CaSO3·1/2H2O的溶解度也有著比較重要的影響。當(dāng)漿液的pH值升高后，CaSO3的溶解度就會呈現(xiàn)比較明顯的下降，但CaSO4的溶解度受PH值升高的影響不是很明顯。這樣以來，隨著漿液不斷吸收SO2，溶液的pH值就會逐漸降低，而溶液中CaSO3的量就會不斷增加，這種增加的CaSO3就會在石灰石顆粒的表面形成一層液膜，在液膜的內(nèi)部，CaSO3會發(fā)生一定程度的溶解，這時pH值就會逐漸上升，從化學(xué)的析出原理可以知道，一種溶液的溶質(zhì)濃度飽和后，其溶質(zhì)就會析出，具體來說，由于溶解度不斷升高，會使液膜中CaCO3的濃度達(dá)到飽和狀態(tài)，根據(jù)析出原理，溶質(zhì)CaCO3在溶液飽和后就會析出，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，析出的CaCO3可以正好將裸露的石灰石顆粒加以覆蓋，經(jīng)過這種有效的覆蓋，增加了石灰石顆粒的鈍化程度，好像在石灰石表面覆蓋的一層保護(hù)膜，它對CaCO3的繼續(xù)溶解起到十分關(guān)鍵的阻止作用?；趐H值的如此重要影響，所以在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，要盡可能選擇合適的pH值，根據(jù)不斷積累的經(jīng)驗來看，吸收塔的漿液pH值選擇在4.8-5.8之間是比較合適的。

3 如何確定加入吸收塔中的CaCO3的量

要確定CaCO3的量，需要知道需脫硫的SO2的量，而對于SO2量的計算，需要根據(jù)煙氣中的SO2量乘以預(yù)計的SO2脫除率來進(jìn)行計算，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，檢測到pH值低于4.8時，整個脫硫過程CaCO3流量需要按照一定修正系數(shù)增加，當(dāng)pH值超過5.8時，相反的道理CaCO3 流量需要按照一定的修正系數(shù)減少。該計算公式如下：

B=A×η×

B──CaCO3消耗量，kmol/h；

A──入口煙氣中SO2的量，kmol/h；

η──脫硫效率；

k──化驗分析得出的過剩率。

由此公式便可推算出本套脫硫裝置每小時可消耗石灰石的量，并由此推算出運(yùn)行過程中該如何對吸收塔進(jìn)行合理的調(diào)整使脫硫工作既保證合格的脫硫率又能最大程度地防止系統(tǒng)設(shè)備結(jié)垢。

4 結(jié)論

運(yùn)行中值班員應(yīng)密切監(jiān)視吸收塔漿液pH值的變化，確保pH值在4.8-5.8之間，若超出此范圍應(yīng)及時調(diào)整以防止因pH值過高或過低引起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，腐蝕及脫硫率下降等隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧夏電投西夏熱電有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輔網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)標(biāo)

準(zhǔn)[S].2008.

[2]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編.鍋爐運(yùn)行與檢修專業(yè)脫硫值班員[M].中國電力出版社，2007.

[3]吳楊.濕式石灰石-石膏法脫硫工藝的改進(jìn)[J].寧夏電力，2009（02）.

[4]濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫裝置[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2009（06）.

[5]惠遠(yuǎn)峰.石灰石-石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2009（09）.