石灰石—石膏濕法脫硫工藝應用分析
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【摘 要】發電廠脫硫系統基本采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫劑為石灰石（CaCO3），吸收塔采用單回路噴淋空塔。原煙氣進入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經過除霧器除去水滴，經凈煙氣擋板及煙道進入煙囪。反應原理為吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內煙氣逆流接觸，發生傳質與吸收反應，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收產物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區完成并最終形成石膏晶體。
【關鍵詞】石膏晶體;氧化;中和;除霧器
0 前言
我公司1×330MW 空冷供熱機組，脫硫系統采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫吸收塔配置三臺漿液循環泵和與之相對應的噴淋層，每臺循環泵各對應一個噴淋層共計432個噴嘴。噴嘴采用螺旋型噴嘴，所噴出的三重環狀液膜使得氣液接觸效率高，能達到高效吸收性能和高效除塵性能。脫硫氧化風系統設有2臺氧化風機（一運一備）。
1 脫硫系統概述
我公司脫硫系統采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫劑為石灰石（CaCO3），吸收塔采用單回路噴淋空塔。煙氣由引風機排除經原煙氣擋板及煙道進入吸收塔，脫硫后的凈煙氣經過除霧器除去水滴，經凈煙氣擋板及煙道進入煙囪。反應原理為吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內煙氣逆流接觸，發生傳質與吸收反應，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收產物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區完成并最終形成石膏晶體。噴嘴等距均布在每層噴淋層上部，各層角度不同，做到無死角全覆蓋。
2 脫硫系統反應原理
從煙氣中脫除SO2的過程在氣、液、固三相中進行，發生了氣-液反應和液-固反應，SO2在吸收塔反應可分為吸收區、氧化區、中和區。
2.1 吸收區
煙氣從吸收塔下部進入與噴淋漿液逆流接觸，由于吸收塔內充分的氣-液接觸，煙氣中氣態的SO2、SO3等溶解并轉變為相應的酸性化合物，煙氣中的SO2溶入吸收液的過程幾乎全部發生在吸收區內。
2.2 氧化區
過量氧化空氣均勻的噴入氧化區下部，利用空氣中大量的氧，通過接觸反應將HSO3-氧化成H+ 和SO42-。
2.3 中和區
在吸收塔氧化區下部被視為中和區，進入中和區的漿液中仍有未中和的H+，向中和區加入新鮮的石灰石漿液，中和剩余的H+提高漿液的pH值和漿液的活性，使漿液在進入下一循環過程中，能重新吸收SO2。
3 影響脫硫效率的因素
3.1 煤質原因（煤種硫份的含量）
通過脫硫系統的煙氣量及原煙氣中SO2的含量。在脫硫系統設備運行方式一定，運行工況穩定，無其它影響因素時，當處理煙氣量及原煙氣中SO2的含量升高時，脫硫效率將下降。因為入口SO2的增加，能快速的消耗循環漿液中可提供的石灰石量，同等條件下造成漿液液滴吸收SO2的能力減弱。
3.2 吸收塔漿液PH值
脫硫系統中，漿液pH值是運行人員控制的主要參數之一，漿液的pH值對脫硫效率的影響最明顯。提高漿液的pH值就是增加石灰石漿液量，當漿液液滴在吸收塔內下落過程中吸收SO2堿度降低后，液滴中有較多的吸收劑可供溶解，保證循環漿液能夠隨時具有吸收SO2的能力。同時提高漿液的pH值就意味著增加了可溶性堿物質的濃度，提高了漿液中和吸收SO2的后產生的H+的作用，因此提高pH值就可直接提高脫硫系統的脫硫效率。但是漿液的pH值也不是越高越好，雖然脫硫效率隨pH值的升高而升高，但當pH值達到一定數值后，再提高pH值對脫硫效率的影響并不大，因為過高的pH值會使漿液中石灰石的溶解速率急劇下降，同時過高的pH值會造成石灰石量的浪費，并且使石膏含CaCO3的量增大，嚴重降低了石膏的品質。因此pH值應控制在一個合理的范圍內，目前我廠脫硫系統中循環漿液pH值控制在5.0—5.8之間。
3.3 氧化風量
發電廠脫硫系統基本采取強制氧化方式運行，若漿液池內氧化空氣供量不足，或氧化空氣進入吸收塔的位置距液面沒有足夠的深度，接觸氧化區偏小，時間短，漿液中的亞硫酸鹽含量將增加，即HSO3-濃度增大，當其相對飽和度較高時，會發生亞硫酸鹽嚴重抑制作用（反應封閉）。發生此種情況的現象是運行漿液的pH值下降，而加入石灰石漿液時，pH值也沒有明顯提高，脫硫效率下降，漿液中未反應的石灰石濃度增加。因此運行中必須保證進入脫硫吸收塔的氧化空氣量能夠滿足系統需求。
3.4 漿液密度
漿液密度過高時，漿液黏度增大，減少了漿液與煙氣的接觸面積。造成漿液中離子的擴散速度變慢影響脫硫效率，同時漿液密度過高，石膏脫水困難。因此控制漿液密度尤為重要，一般電廠吸收塔漿液密度控制在1.08～1.12g/cm3之間。
3.5 漿液品質
漿液指標包括：酸不溶物即（雜質）、全碳酸鹽、二水硫酸鈣、Cl-、Mg2+等指標，保證各項指標在合理范圍內是保證漿液品質的根本依據，正常運行中如果出現某個指標異常應及時分析，查找原因，吸收塔漿液中酸不溶物含量較高，在吸收塔漿液中占一定比重，因此漿液中的水分的比重則相對下降，由于參加反應中的水分下降，影響了反應速率，其中酸不溶物的增加使吸收塔漿液密度隨之增加，漿液品質惡化直接影響脫硫效率。
4 控制措施
4.1 漿液密度控制
4.1.1 保持脫水系統連續運行，嚴格控制漿液密度在1.08～1.12g/cm3區間運行。
4.1.2 保證石灰石漿液品質，減少石灰石酸不溶物進入漿液中。
4.1.3 可定期向事故漿液箱導入部分漿液來控制漿液密度。 4.1.4 根據負荷情況及脫硫效率控制適當的PH值。
4.1.5連續不間斷進行處理廢水。
4.1.6 合理優化漿液循環泵運行臺數。
4.2 提高氧化效果
4.2.1 提高吸收塔液位運行，加大氧化空間、提高氧化反應效率。
4.2.2 盡可能增加原煙氣氧含量，補充氧化風機供氣量不足的問題。
4.2.3 增加增效劑使用量，保證吸收塔內反應在低氧情況下快速反應，減少亞硫酸鹽對石灰石的影響。
4.3 吸收塔漿液PH調整
低負荷階段維持單臺泵運行，PH值不超過6.3;高負荷階段PH值可控制低些，以凈煙氣SO2含量不超標為準，次控制方式可控制全碳酸鹽含量。
4.4 石灰石漿液品質調整
4.4.1 控制石灰石漿液密度在1.2g/cm3以上，保證石灰石漿液濃度。
4.4.2 保證石灰石細度，提高石灰石活性，使漿液與SO2充分反應。
4.5 石灰石品質要求
保證石灰石進貨渠道穩定，聯系廠家提高石灰石品質，嚴把產品接收質量關，杜絕不合格產品進廠。
4.6 增效劑添加
添加增效劑需連續進行，保證增效劑濃度，防止失效。
4.7 定期對工藝水水質，石灰石漿液品質進行監督試驗，保證監測指標正常。
5 結束語
隨著機組運行時間的增長，進入漿液里的雜質逐漸增加，漿液中酸不溶物逐漸增多，會使漿液品質逐漸惡化，需要我們時時關注漿液品質，發現異常及時分析、解決，確保脫硫系統正常運行。
參考文獻：
[1]石灰石-石膏濕法煙氣脫硫運行 禾志強 趙麗萍等主編，
[2]中國電力出版社
作者簡介：
李志國：（1973-），男，北京大學，軟件領域工程，工程碩士，內蒙古京科發電有限公司總工程師。
張 諱：（1981-），男，?？茖W歷，技師，內蒙古京科發電有限公司發電部經理助理兼鍋爐主管，負責鍋爐運行技術管理。
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