湿法脱硫石膏

湿法脱硫石膏（通用10篇）

湿法脱硫石膏 篇1

我国的能源构成主要以煤炭为首, 煤炭作为电厂发电中主要燃料之一, 其可释放大量的二氧化硫, 给大气环境带来巨大的破坏。因此控制火电厂释放出的[4]已是保护环境的重中之重。烟气脱硫被认为是控制[4]最行之有效的途径, 湿法脱硫中的石灰石石膏法脱硫也是最成熟的烟气脱硫技术。因此, 进一步研究石灰石/石膏法脱硫, 改进目前国内生产中所存在的一些问题, 如结垢、腐蚀、运行费用高等, 探究工艺技术设备原理, 是本论文研究的主要目的。

1 石灰石石膏法原理

石灰石—石膏法目前为世界上最成熟的脱硫工艺, 其主要原理为, 石灰石吸收烟气中的[4], 并将分离出的抛弃处

理, 也可以将其氧化为1做石膏回收处理。[1]

石灰石为吸收剂, 石灰石粉碎后加水混合后制成吸收剂浆液, 当吸收剂浆液在FGD吸收塔内与烟气混合, 烟气中的[4]与浆液中的Ca CO3发生化学反应被吸收, 最终反应产物为石膏, 脱硫后的烟气需要经过涂雾器再经换热器升温后排入烟囱。吸收塔底部中的脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收利用。

2 主要工艺系统设备

目前石灰石石膏法脱硫工艺系统主要由烟气系统、吸收系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、废除处理系统五大部分组成。[2]

2.1 烟气系统

其主要包括烟道、烟气挡板、密封风机和气-气加热器等相关设备。从锅炉引风机上排出的烟气经除尘后, 通过气-气加热器冷却降温, 接着烟气从吸收塔内进行脱硫洗涤后被传输至吸收塔。

2.2 吸收系统

吸收塔是FGD设备的核心装置系统。按照烟气和循环浆液在吸收塔内的流动方向, 可以将吸收塔分成逆流塔和顺流塔两大类。基于充分利用顺、逆流塔的优点以及减小单个吸收塔的塔径和降低塔高度, 也有采用顺、逆流串联组合双塔的流程布置。吸收塔除了浆液和烟气的相对流动方向不同外, 主要差别是通过何种方式来增大吸收浆液表面积, 来提高二氧化硫从烟气到浆液的传质速率。石灰石湿法工艺中按此分类的塔类型有:喷淋空塔、有多孔塔盘的喷淋塔、喷淋填料塔、双循环湿式洗涤器、喷射鼓泡反应器及双接触液柱塔。

2.3 浆液制备系统

浆液制备系统中的干粉制浆方式, 粉仓下部设有2个下粉口, 并接有落粉管及星型给料机, 浆液箱上部装有搅拌机, 在浆液箱中石灰石粉与溢流液混合生成浓度为30%的石灰石浆液。浆液制备系统的主要是向吸收系统中提供石灰石浆液。

2.4 石膏脱水系统

石膏脱水系统主要包括水力旋流器和真空皮带脱水机。其主要利用离心分离的原理, 分离出颗粒细小的结晶继续与脱硫反应, 颗粒粗大的结晶通过真空皮脱水机去除粗大结晶颗粒之间的游离水。

2.5 废水处理系统

其主要由废水池、水泵、管道、阀门四大部分组成。废除处理主要分为四个步骤, 分别为废水中和、重金属沉淀、絮凝和澄清/浓缩。

3 石灰石石膏法烟气脱硫现今存在的问题及解决办法

现在国内大部分电厂都采用的是石灰石石膏法烟气脱硫技术。但是技术确实参差不齐。主要都存在结垢及堵塞、腐蚀及磨损等棘手的问题。解决此两项问题事关重要。

3.1 结垢和堵塞

火电厂石灰石石膏法烟气脱硫技术中, 经常出现设备堵塞现象。结垢会增到能耗, 情况严重时可造成增压风机出现喘振现象。因此, 设备结垢和堵塞问题成为了设备可否长期运行的关键, 了解造成结垢和堵塞的原因也成了首要关注问题。在工艺流程操作中, 很多方法可以防止结垢和堵塞的发生。除尘方面, 要严格控制吸收系统中所进入的烟尘量, 严把控制液的PH值, 控制吸收液中的水分蒸发量。严格控制大颗粒结晶物质的饱和程度。选择吸收系统设备方面, 需优先考虑用不易出现结垢及耐腐蚀现象的材质作吸收设备。[3]

3.2 腐蚀及磨损

烟气脱硫技术中的腐蚀及磨损是湿法中常见的问题, 腐蚀主要发生在热交换器、烟道和吸收塔等处。选材方面要采用不易腐蚀材质作换热器、烟道及吸收塔。从而降低工艺操作中降低腐蚀率。[4]

4 结语

石灰石石膏湿法喷淋脱硫其脱硫效率较高、运行稳定成熟, 得到国内广泛的认可。我国在烟气脱硫技术基础上, 需进一步对烟气脱硫系统进行优化与开发, 使烟气脱硫技术有着更可观的发展前景, 及更符合中国国情的烟气脱硫技术。

参考文献

[1]李小宇, 朱跃, 石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统工艺设计初探[M], 哈尔滨:锅炉制造, 2007.

[2]湿法讲义[J], 北京烟气脱硫技术专题研修班培训教材, 2005.

[3]王辉, 王少权, 石灰石石膏湿法烟气脱硫的水平衡问题探讨:环境污染与防治, 2008.

[4]田斌, 石灰石-石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨[M].

湿法脱硫石膏 篇2

石灰石─石膏湿法烟气脱硫洗涤工艺分析

石灰石─石膏湿法烟气脱硫工艺中氧化的过程十分重要.直接影响到石膏品质、脱硫效率、石灰石消耗量等.通过对此分析进一步增强脱硫过程中氧化效果.

作 者：李岷 作者单位：北京博奇电力科技有限公司,北京,100022刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(14)分类号：X7关键词：湿式石灰石─石膏洗涤工艺 强制氧化 自然氧化

湿法烟气脱硫技术概述 篇3

关键词：烟气脱硫湿法石灰石石膏反应机理

随着人们的环境保护意识日益增强以及环境保护标准的日益提高，燃煤电站中的大气排放问题越来越受到人们的关注，煤炭是我国的主要能源，在中国目前的一次能源的生产和消费结构中煤炭约占70%，而且在相当长的一段时间内不会发生改变。由于煤炭消耗量较大，燃烧效率不高，煤燃烧所产生的主要污染物SO2、NOX和烟尘排放量随着中国工业化进程的不断加快也日益增多。大量的燃煤和煤中较高的含硫量必然导致SO2的大量排放。

大气污染严重破坏了生态环境、危害人体的呼吸系统、加大了癌症的发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。如何有效地消减二氧化硫的排放量，控制二氧化硫对大气污染，保护大气环境质量是目前及未来相当长时间内环境保护的重要课题之一。目前世界上烟气脱硫工艺大数百种之多，在这些脱硫工艺中。石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺技术成熟，具有吸收剂资源丰富、价格低廉、脱硫效率高等优点，是目前控制酸雨和二氧化硫污染最有效地手段[1]。湿法烟气脱硫技术工艺已有几十年的发展历史，技术上日趋成熟、完善，传统湿法工艺中的堵塞、结垢问题得到了很大的改善。

一、FGD系统的吸收原理及工艺流程

石灰石/石膏湿法烟气脱硫采用低廉易得的石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液于烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。具体反应过程由以下五步实现：（1）溶质二氧化硫由气相主体扩散到气液两相界面气相的一侧；（2）二氧化硫在相界面上的溶解，并转入液相；（3）二氧化硫电离，同时剩余的二氧化硫由液相界面扩散到液相主体；（4）石灰石的溶解、电离于扩散；（5）反应产物向液相主体的扩散剂反应产物沉淀的生成。5个阶段是同时进行的，脱硫后的烟气经除雾器出去携带的细小液滴，经烟囱排入大气，脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液于新加入的石灰石浆液一起循环，这样可以使加入的吸收剂充分利用，并确保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长时最终产品处理比较简单的先决条件。新鲜的吸收剂石灰石浆液根据PH值和分离二氧化硫量按一定比例直接加入吸收塔[2]。基本工艺流程主要包括制粉、浆液制备、预吸收、吸收塔、氧化、烟气换热、石膏脱水等子系统以及其他辅助系统。由除尘器出来的烟气经脱硫风机增压后，进入换热器，与来自吸收塔的净烟气进行热交换，一方面将含有较高的二氧化硫浓度的高温烟气降温，以利于石灰石浆液吸收二氧化硫，另一方面，将来自吸收塔的净烟气加热，以利于烟气抬升和污染物的运输扩散。降温后的烟气进入吸收塔，由制浆系统制成满足工艺需要的石灰石浆液于烟气中的二氧化硫发生一系列复杂的物理化学反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。净化后的烟气再经换热器排除脱硫装置。由于亚硫酸钙不稳定，需要进一步经氧化系统氧化成稳定度恶硫酸钙，硫酸钙结晶生成石膏。石膏浆液经石膏脱水制成石膏产品。

二、FED脱硫效率的影响因素

1.吸收液的pH值

吸收液的pH值是影响FED系统脱硫效率的重要因素，它对系统的影响是非常复杂的，当时吸收液的PH增高时，溶液中的氧化钙浓度相应的增大，吸收也中的氢氧化钙离解成氢氧根离子会不断的于二氧化硫水合后离解出的氢离子发生中和反应生成水分子，促使反应不断向右进行，所以只要吸收液的ph值足够高，溶液中存在大量的氢氧根离子，就能得到高的二氧化硫吸收率，吸收液的PH与此吸收反应式的进行程度关系密切，所以吸收液的PH值直接影响系统的最终脱硫效率。

2.液气比

液气比（L/G）是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量。他决定酸性气体吸收所需要的吸收表面。在其他参数恒定的情况下提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度使液气间的接触面积增大，传质单元数将随之增大，脱硫效率也将增大。要提高吸收塔的脱硫效率，提高液气比是一个重要的技术手段。在实际工作过程中，允许最小的液气比由吸收剂浆液特性，控制结垢和堵塞决定。理论分析的液气比不适用于所有的吸收塔的工程设计，但可根据以下原则考虑：对于喷淋塔，气液接触面积与液气比成正比，因此液气比与脱硫效率有直接的正比关系，而与二氧化硫浓度无关。

3.烟气流速和温度

在其他参数恒定的情况下，提高塔内烟气流速可提高气液两相的湍动，降低烟气和液滴间的膜厚度，提高传质效果。从节能的观点来说，空塔流速尽量偏大。另外，喷淋液滴大的下降速度将相对降低，使单位体积内持液量增大，增打了传质面积，增加了脱硫效率。但气速增加，由会使气液接触时间缩短，脱硫效率可能下降，这样要求增加塔高。实际中烟气流速提高还影响除雾效果。目前，将吸收塔内烟气流速控制在2.6—3.5m/s较合理，典型值为3m/s[3]。

4.钙硫比的影响

在保持液气比不变的情况下，钙硫比增大，注入吸收塔的吸收剂的量相应增大，引起浆液PH值上升，可增大中和反应的速率，增加反应的表面积，使二氧化硫吸收量增加，提高脱硫效率。但是，由于石灰石的溶解度较低，其供给量的增加将导致浆液浓度的提高，会引起石灰石的过度饱和凝聚，最终使反应的表面积减小，脱硫效率降低。钙硫比一般控制在1.02—1.05之间[4]。

三、结束语

石灰石—石膏法脱硫技术成熟，石灰石来源丰富，脱硫效率高，可减少二氧化硫的排放量，是目前电厂烟气治理的一种较完善的治理技术。在今后我们要努力做好系统的优化设计和及运行经验总结，对脱硫系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]曾华庭，杨华，马斌等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M]. 北京 中国电力出版社，2004：8—9，274—277.

[2]钟毅，林永明，高翔，等. 石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统石灰石活性因素研究[J].广西电力工程，2000.4：92—98.

[3]丁承刚.湿法烟气脱硫关键参数简分析[J].国际电力，2002，6（1）：53—55.

简述石灰石——石膏湿法脱硫原理 篇4

1 石灰石———石膏湿法脱硫的基本工艺流程

锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(可选)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏(CaSO4·2H2O)，并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。

在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器(作为一级脱水设备)、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。

在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46～55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。

2 工程实例

河南华润电力首阳山有限公司2×600MW超临界燃煤机组，大唐辽源热电厂2×33MW燃煤机组，南阳鸭河口电厂二期工程，遵循“经济建设与环境保护协调发展”的原则，同期配套建设两台石灰石———石膏湿法、一炉一塔烟气脱硫装置。脱硫效率大于95%。

2.1 工程特点

吸收塔浆池搅拌采用脉冲悬浮系统取代了侧进式搅拌器。脉冲悬浮系统的喷嘴把浆液喷向吸收塔底部，防止底部浆液沉积。脉冲悬浮泵有两个吸入管，通常情况下使用低位的吸入口。脉冲悬浮泵启动时，浆液取自高位吸入口，运行一段时间后，底部的固体沉积物被悬浮起来，然后转换至低位吸入口运行。

2.2 存在的主要问题及解决情况

根据常规设计，浆液循环泵出口不设出口门，浆液循环泵在设计时可以满足启动要求。在南阳鸭河口电厂运行中发现，如果要在脱硫系统运行期间进行浆液循环泵的解体检修，需要临时降低机组负荷，或采取气囊进行封堵，防止烟气泄漏。

在吸收塔内浆液循环泵、脉冲悬浮泵、石膏排出泵入口处设置了FRP滤网，防止大的固体颗粒细如泵内对造成设备破坏，运行中发现部分FRP滤网断裂，在后续工程中要严格控制滤网强度，确保脱硫系统正常运行。

温湿度较大的粉尘，经过烟道后温度降低，热水蒸气很容易凝结。解决办法是在施工过程中一定要保证烟道保温施工质量。

碎石机、皮带输送机在运行过程中容易产生扬尘，造成二次污染。解决办法是在碎石之前将石子实施喷水处理，皮带输送机上加防尘罩。

结合现场实际，对系统进行局部优化改进，在大唐辽源热电厂运行过程中上述存在问题基本得到解决，系统运行正常。

3 结语

通过对石灰石———石膏湿法脱硫系统的学习与研究，针对运行中出现的问题进行分析与处理，制定相关的防范措施，保证机组脱硫系统安全稳定运行，更好地完成国家节能降耗，节能减排任务，努力实现良好的生态环境和碧水蓝天工程，促进国民经济又好又快发展。

参考文献

[1]周至祥, 段建中, 薛建明编著.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].中国电力出版社, 2006.

湿法脱硫石膏 篇5

石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理技术

摘要：针对国华宁海发电厂二期(2×1000MW)湿法烟气脱硫工程废水处理系统调试及运行的特点.分析了石灰石-石膏法脱硫废水的来源、水质和处理流程,对废水处理的运行参数和废水处理系统合理化运行的`规律进行了总结.提出了废水处理的合理化建议,供同行在火电厂废水处理运行时参考.作 者：吕新锋    L(U) Xin-feng  作者单位：神华浙江国华浙能发电有限公司B厂,浙江宁海,315612 期 刊：华电技术   Journal：HUADIAN TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 32(8) 分类号：X701.3 X703 关键词：石灰石-石膏湿法烟气脱硫    废水处理    流程    水质特点   

湿法脱硫石膏 篇6

石灰石/石膏湿法脱硫工艺目前在我国燃煤机组烟气脱硫中已得到广泛应用, 世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异, 主要是使用石灰石 (CaCO3) 、石灰 (CaO) 或碳酸钠 (Na2CO3) 等浆液作洗涤剂, 在反应塔中对烟气进行洗涤, 从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史, 经过不断地改进和完善后, 技术比较成熟, 而且具有脱硫效率高 (90%~98%) , 机组容量大, 煤种适应性强, 运行费用较低和副产品易回收等优点。本文通过对各因素参数条件, 分析其对脱硫效率的影响, 从而优化系统运行、提高脱硫效率提供依据。

1 湿法石灰石/石膏脱硫工艺原理

该工艺 (如图1所示) 采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂, 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时, 石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内, 吸收浆液与烟气接触混合, 烟气中的So2与浆液中的碳酸钙进行化学反应、再通过鼓入空气氧化, 最终产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴, 经换热器加热升温后排人烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

石灰或石灰石法主要的化学反应机理为:

其主要优点是能广泛地进行商品化开发, 且其吸收剂的资源丰富, 成本低廉, 废渣既可抛弃, 也可作为商品石膏回收。目前, 石灰/石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺, 对高硫煤, 脱硫率可在90%以上, 对低硫煤, 脱硫率可在95%以上。

2 影响脱硫效率的因素

经GGH降温后的原烟气进入吸收塔, 烟气中HCl、HF、灰尘等溶入浆液中, SO2、SO3被浆液内的水吸收生成H2SO3, H2SO3分解为H+和HSO3-, 然后与浆液中的CaCO3水反应生成石膏晶体, 改变浆液PH值。石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统喷淋而下, 且连续的向吸收塔内充入石灰石浆液, 维持吸收塔内浆液PH值在5~7之间, 以保证吸收塔的脱硫效率。

2.1 吸收塔浆液PH值

烟气中的SO2在吸收塔中被浆液吸收的程度直接关系到脱硫效率的高低, 然而浆液的P H值的大小起着重要性的作用。典型试验表明, 高PH值的浆液有助于SO2的吸收, 而低PH值的浆液有助于Ca2+析出, 二者互相对立。因此控制浆液PH值的大小, 对其脱硫效率有着重要意义。

浆液P H值的变化是个缓慢的过程, 不可能通过控制供给浆液马上达到理想的数据。随着煤质和负荷的变化, 随着烟气流量的递增, 脱硫效率下降。同样, 烟气流速提高, 烟气对喷淋浆液的浮力增大, 增加了烟气与浆液的接触时间, 反而提高了脱硫效率;烟气流速低, 随有利于SO2吸收, 但伴随烟道阻塞等问题。另外, 实验表明, 石灰石浆液密度>1130Kg/m3时, 混合浆液中CaCO3和CaCO4·2H2O的浓度达于饱和, CaCO4·2 H2O对SO2的吸收有抑制作用, 脱硫效率有所下降;而浆液密度<1075 Kg/m3时, CaCO4·2 H2O含量较低, CaCO3的相对含量升高, 此时如果排出, 将浪费浆液石灰石。建议密度范围1075 Kg/m3~1130Kg/m3。

因此, 对石灰石浆液供给阀门的自动控制并非单一的PH值控制, 相应的需要引入一个物理量SO2, 来持续稳定的控制PH值。总之, 吸收塔石灰石给料系统为闭合控制回路, 该闭合控制回路根据烟气中实际的SO2量以及根据吸收塔浆液的p H值来控制石灰石浆液供给电动阀门。其原理控制逻辑图如图2。

由SO2+CaCO3=CaSO3+CO2↑反应关系看出, SO2和CaCO3的质量关系比64:100。根据此关系, 以烟气中SO2含量做参考量来控制石灰石供给量, 从而达到合宜的需求量, 既而满足P H值。

试验表明, 高PH值浆液中有较多的CaCO3存在, 对脱硫有益, 但PH>5.8后脱硫率反而降低, Ca2+析出越来越困难;低PH值能促使石灰石溶解, 但不利于脱硫, 也易造成设备酸性腐蚀。因此, 建议PH值控制在5.5~5.8之间。

2.2 石灰石活性

注重脱硫效率的同时, 石灰石选择是非常重要的一个环节, 关系到运行成本、系统运行性能和可靠性。石灰石的反应活性, 可用镁含量、硬度、粒度、结晶形态以及浆液的化学性质来衡量, 作为影响石灰石溶解的重要因素。

石灰石是由碳酸钙所组成的沉积岩, 主要矿物是方解石, 在常见的杂质是MgCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3。在FGD系统运行条件下, 部分MgCO3可溶解, 而绝大多数金属氧化物即使在强酸中也不溶解。石灰石中的MgCO3主要以两种形式存在:纯MgCO3和白云石。溶解的MgCO3可提高S02吸收效率, 但Mg2+浓度过高将影响副产物的沉淀和脱水。白云石在FGD系统中基本上不溶解, 其含量增加将增加石灰石的消耗, 降低石膏的纯度。SiO2具有腐蚀性, 会增加球磨机、浆液循环泵、喷嘴及输运管道的磨损, 且SiO2的硬度较CaCO3高, 需要消耗更多的能源, 从而降低石膏纯度和石灰石活性。溶解的AL3+和Fe 3+将降低FGD系统的运行性能, AL3+和F-形成的氟化铝络合物将石灰石包裹, 导致浆液PH的降低和失控。石灰石的反应速度取决于石灰石所含杂质及其晶体的大小, 杂质含量越高, 晶体越大, 反应速度愈小, 白云石的反应速度就慢。

因此, 石灰石的溶解速率、流程温度、粒度以及溶液中碳酸盐的数量等直接影响着石灰石的反应活性, 从而影响到脱硫效率。

2.3 液气比

液气比指单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量, 它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。) 试验表明, 液气比小, SO2废气吸收率较低, 这是因为随着烟气流量的增大, 尽管在单位时间内进入液相的气体量增大, 但由于SO2气体在液相中的停留时间缩短, 故不能充分与矿浆接触, 另外初始的大量SO2迅速消耗矿浆, 使在后来的反应进程中SO2愈显得过量, 造成脱硫率降低, 过小的液气比还可能造成吸收塔的“泛液点”, 此时的吸收不再是鼓泡行为, 严重影响气体吸收。但液气比也不能过大, 否则吸收设备过大, 投资费用高。因此, 对于投运的吸收塔, 一般通过控制循环泵的启停来控制液气比, 从而达到合理的液气比, 有效的提高脱硫效率。

2.4 钙硫比

钙硫比就是脱硫过程中使用石灰石中钙的摩尔与脱除的SO2中硫的摩尔比值, 钙硫比的理论值为1。钙硫比愈大, 其需要消耗的石灰石就愈多。由于石灰石是一种很难溶于水的化合物, 如果要其全部反应利用, 一方面需要石灰石粉粒径很小, 二方面需要浆液循环泵循环的次数很多, 这样就增加了系统的电耗。试验表明, 当Ca/S=1.02~1.05时, 脱硫效率最高, 吸收剂具有最佳的利用率, 当钙硫比低于1.02或高于1.05以后, 吸收剂的利用率均明显下降, 而且, 当钙硫比大于1.05以后, 脱硫率开始趋于稳定。因此, 当钙硫比增加时, 脱硫效率也增加, 但增加的幅度是有限的, 如果增加过多, 还会影响到浆液的PH值, 使浆液的PH值偏大, 不利于脱硫反应的进行, 脱硫效率降低。

2.5 烟气温度

试验证明, 机组在运行过程中, 机组负荷变化较为频繁, FGD入口烟温也随之波动, 导致脱硫效率也随之波动。而SO2吸收的吸收反应是放热反应, 因此烟气温度越低, 越利于SO2溶解形成HSO3-。因此从负荷变化情况上来看, 在相同吸收塔入口SO2浓度下, 随锅炉负荷升高和排烟温度升高, 脱硫效率下降。

2.6 烟气中飞灰含量

当烟气中飞灰含量过高时, 将会对石灰石的溶解性产生负面影响, 降低石灰石中Ca 2+的溶解速率。粉尘中的氟、铝等形成络合物, 对石灰石颗粒形成包裹, 不但会使石膏浆液中含有过多细小的石灰石颗粒, 而且还会使浆液p H值下降, 对于SO2的吸收造成不利影响, 导致脱硫效率的下降。另外飞灰中的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等会抑制Ca2+和SO2的反应, 降低脱硫效率。

2.7 影响脱硫效率的其他因素

氧化空气量不足会导致石膏的氧化过程反应不完全, 使浆液中存在过多的CaSO31/2H2O, 从而影响浆液的品质并导致脱硫效率下降, 因此必须提供足够量的氧化空气。再个设备的材料、结构、性能、孔隙大小以及测量的准确性等都可能对脱硫效率产生影响。另外, 采用有机酸等作为添加剂, 可以促进石灰石的溶解、改善浆液的传质性能, 有效地提高脱硫率。

3 结论

对燃煤电厂而言, 在今后一个相当长的时期内, 石灰石/石膏湿法脱硫工艺将是控制SO2排放的主要方法。提高脱硫效率, 减少SO2的排放, 对于改善我国的大气环境质量有着十分重要的意义。因此就要求工作人员, 综合考虑各种情况, 严格控制石灰石材料的品质, 结合实际锅炉运行情况合理控制设备运转, 定期检查设备运行情况及时发现故障并消除, 达到经济稳定的运行, 以提高脱硫效率。

参考文献

[1]郭东明编著.脱硫工程技术与设备.化学工业出版社.2007-05

[2]火电厂湿法烟气脱硫技术手册.周至祥, 段建中, 薛建明编著.中国电力出版社, 2006-6

[3]湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行.曾庭华, 杨华, 廖永进, 郭斌编著.中国电力出版社, 2008-05

[4]吴国华, 王玉军, 朴香兰, 朱慎林编著.湿法烟气脱硫工艺中吸收塔传质性能及其强化[J].现代化工.2003年S1期

湿法脱硫石膏 篇7

关键词：湿法脱硫,石膏,品质

0 引言

大型工业燃煤锅炉烟气脱硫项目已经进入强化实施阶段[1,2,3]、作为一种较为成熟的脱硫技术, 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺以吸收剂来源广泛、价格便宜, 脱硫效率高, 副产品石膏可再利用等优点, 被广泛应用。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂副产品石膏由多经公司负责外运销售, 因此对石膏品质有一定的要求。

1 系统概况

浙江省宁波市大唐乌沙山电厂4×600MW燃煤机组, 其烟气脱硫工程采用的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺 (FGD) 。设计处理烟气流量2 100 600Nm3/h, 入口烟气SO2浓度 (设计煤种) 1 414mg/Nm3, 出口烟气SO2浓度 (设计煤种) 57mg/Nm3, 脱硫效率96%以上。

1.1 石膏生成的主要流程

将新鲜的石灰石浆液加入脱硫吸收塔内, 使得吸收塔浆液的PH值保持在一定范围内, 石灰石浆液在循环泵动力的作用下, 在塔内形成循环喷淋, 与由下而上进入吸收塔内的原烟气充分接触, 发生一系列化学反应, 生成亚硫酸钙, 亚硫酸钙再被氧化空气强制氧化, 生成硫酸钙, 最终结晶生成二水石膏。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂FGD石膏脱水系统采用每台机组对应一个石膏旋流器, 在石膏旋流器内进行一级脱水, 经脱水后底流为含50%水分的固体石膏, 进而流入浆液分配槽后依靠自身重力至真空皮带脱水机进行二级脱水至湿度小于10%的石膏, 脱水后的石膏经石膏皮带输送机送至石膏仓库贮存。本工程设两套真空皮带脱水机, 按每套出力为四台炉BMCR工况75%设计。石膏仓库的总有效容积按可贮存四台锅炉BMCR工况时3天 (每天20小时) 的石膏产量设计。

1.2 石膏生成的化学原理

SO2和SO3在吸收塔的吸收区域中将被吸收溶解到浆液中, 形成亚硫酸根, 然后在吸收塔的回收区中形成亚硫酸氢根 (HSO3-) 再被氧化成硫酸根SO42-, 硫酸根和溶液中的钙离子 (Ca2+) 反应后结晶形成石膏。

2 运行中影响石膏品质的原因分析及应对措施

浙江省宁波市大唐乌沙山电厂石膏品质的主要控制指标有:Ca CO3含量、Ca SO3·1/2H2O含量、水份含量、氯根 (评定杂质含量多少) 等。下面我将结合浙江省宁波市大唐乌沙山电厂实际运行经验就对影响各项指标因素进行应对性分析。

2.1 石膏中Ca CO3含量高的原因以及调节措施

在脱硫系统的运行过程中, 碳酸钙作为主要的吸收剂需要进行不间断的补充, 同时为了保证脱硫效果, 吸收塔内浆液的PH值要保持一定值, 浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行的实际情况证明, 运行p H值的控制对石膏纯度有最明显、最直接的影响, 因此, 运行人员应根据入口硫份、设备运行状态等实际情况合理调整石灰石给浆量, 控制p H值在一定范围内, 兼顾脱率效果和石膏品质。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂由于要保持较高的脱硫效率, 吸收塔p H值一般控制在5.5~5.7。

除此之外, 如果石灰石活性较差, 石灰石浆液补充到吸收塔内后, 在短时间内不能充分电离, 也就不能和二氧化硫发生反应, 最终会随脱水而进入石膏中。这种情况也会影响石膏品质, 使石膏中Ca CO3含量过高。飞灰含量大至使飞灰中的Al3+还和F-结合形成络合物或是浆液中的亚硫酸根过高包裹在石灰石小颗粒表面阻碍其溶解, 都会造成吸收塔浆液失去活性以至形成坏浆。烟气中灰尘含量高的原因主要是煤质差及电除尘效果差所致, 当入口烟气中灰尘含量超标时及时联系除尘运行检查电除尘运行情况, 调整电除尘运行参数达到更好的除尘效果或建议更换煤种。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂要求FGD入口粉尘含量小于200mg/m3, 实际运行中一般在50mg/m3以下。

2.2 石膏中Ca SO3·1/2H2O含量高的原因以及调节措施

亚硫酸钙含量升高的主要原因是氧化不充分引起的, 氧化不充分的主要原因是氧化空气的流量不够, 在实际运行中, 主要是通过监视氧化风机的出口风压和电流来判断风机的运行状况, 如果发现氧化风机出口风压下降, 则很有可能是氧化风机入口滤网被飞尘堵塞, 为保证氧化空气流量, 应及时更换滤网。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行中出现氧化风流不足的最多情况为FGD进口硫份超出设计标准, 进口硫份超标除了引起氧化风量不足外, 还带来浆液密度持续升高、脱硫效率明显不足等一系列问题。另外, 若搅拌器运行效果不佳会致使氧化风不足充分的和浆液接触反应造成亚硫酸钙得不到充分氧化。因此氧化风机和吸收塔搅拌器的运行状况、FGD入口硫份的控制成为我们厂亚硫酸钙含量控制的要点。

2.3 石膏中Cl-等杂质含量高的原因以及调节措施

石膏浆液中杂质含量高的主要来源是脱硫进口烟气和各路工艺水的携带, 还有可能是由于石灰石纯度不高带入脱硫吸收塔浆液中的。因此, 我们首先要控制脱硫进口烟气的粉尘含量。为保证烟气带入杂质量较少, 应及时的调整电除尘的运行参数, 保证电除尘各电场的稳定运行以保证进口烟气较低的粉尘含量。在工艺水水质控制上, 因浙江省宁波市大唐乌沙山电厂工艺水主要来源于原水 (即水库水) , 原水品质较好, 别外约四分之一的工艺水来源于化学废水处理后的水、主机回收水槽水、处理过输煤废水及一些地沟的排水, 所以浙江省宁波市大唐乌沙山电厂在工艺水水质控制上, 需要注意的问题比较多, 控制好化学和输煤废水的处理是要点。另外良好的石灰石来料品质也是比较重要的, 浙江省宁波市大唐乌沙山电厂曾有段时间石灰石来料含泥较多, 不只增加了制浆的困难, 经常造成给料皮带机堵死, 更对脱硫效率及石膏品质影响很大。

2.4 石膏含水量过高或脱水效果不好的原因及应对措施

若石膏浆液中Ca CO3、Ca SO3、或其它一些杂质的含量过高, 就会导致石膏脱水困难, 最后生成的石膏水分就比较大。另外吸收塔浆液含固浓度即密度的控制非常重要。当浆液p H值和固体物浓度一定时, 浆液固体物中Ca CO3与Ca SO4·2H2O有一定的质量比, 此时生产出来的石膏纯度相对稳定。当浆液密度下降时, 石膏副产品中的Ca CO3含量增大, 较难脱水, 反之, 密度增大有利提高石膏副产品的质量, 同时密度过高会对影响脱硫效率, 因此保持浆液密度在一定范围内有助于稳定石膏副产品质量。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂石膏浆液的密度应控制区间在1 090kg/m3~1 120kg/m3, 既保证了石膏质量又兼顾了脱硫效率, 同时当进口硫份较大脱水出力不足时也有一定的调整空间。

此外, 由于脱水设备自身的原因也会导致石膏含水量过高。一级脱水时, 进入石膏旋流器的压力过低, 或者是旋流器部分旋流子堵塞, 都会导致最终脱水效果不好。运行中我们保证一定的旋流器进水压力和对旋流器进行定期的巡检基本可以避免由一级脱水引起的石膏水分大的问题。二级脱水真空皮带机运行效果不好引起的石膏含水量过高。要预防这种情况的发生, 首先要保证真空度正常。真空度是否合适可以通过检查真空泵的运行电流是否正常, 真空泵密封水、润滑水、冲洗水流量是否正常, 真空母管有无堵塞, 真空管道有无漏气现象, 回收水箱液位是否偏低引起的漏真空等来判断。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂真空泵在正常运行中, 真空罐压力维持在-40Pa左右, 密封水流量不低于12m3/h, 进浆真空建立后真空泵电流要未建立真空前高一些。其次保证真空皮带机的正常运行。检查真空皮带无卡涩, 不跑偏, 润滑水, 密封水, 滤布冲洗水流量正常, 各喷嘴不堵, 喷淋效果良好, 滤饼厚度合适且横向分布均匀、真空皮带是无不平现象, 真空皮带无滤饼裂缝等以确保皮带机运行正常, 脱水效果良好。

确保了石膏中除Ca SO4·2H2O外各项指标正常, Ca SO4·2H2O含量自然就理想, 在浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行中, FGD系统超出力运行对石膏品质的影响最大, 进口硫份长时间超过设计值, 对设备运行的压力比较大, 氧化风系统、脱水系统不能满足超出力运行要求, 长时间密度会超限或形成石灰石闭塞等问题, 石灰石浆液品质将下降进而石膏品质也下降, 由此看来保证脱硫整体系统的稳定运行、保证巡检和日常监督的质量就能够在达到环保目标的同时获得质量上乘的石膏副产品进而降低脱硫成本。

3 结论

以上从运行的角度分析了湿法脱硫石膏品质不好的主要原因并提出了一些应对措施以供大家参考, 希望在确保脱硫效率, 建设绿色家园的同时也能够得到合格可利用的石膏副产品, 为更美好的绿色经济做出一定贡献。

参考文献

[1]武文江.石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2006:33-36.

[2]朱宝山.燃煤锅炉大气污染物净化技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2006:338-339.

[3]郑丽萍.烟气脱硫副产物的综合利用[J].内蒙古环境保护, 2004, 16 (2) :14-17.

湿法脱硫石膏 篇8

1 供热锅炉使用该法脱硫的原理及流程实例介绍

太原市东山热源厂现有3台64 MW(90 t/h)燃煤热水锅炉，承担着东山地区300多万平方米热用户的冬季采暖任务。锅炉原设计配套使用的脱硫除尘方式为麻石水膜脱硫除尘，设计除尘效率为95%，设计脱硫效率为60%。随着城市排放标准的提高，人们对环境质量要求的提高以及全国节能减排工作的展开，该脱硫方式已不再满足要求，故在2011年东山热源厂将原有的麻石水膜脱硫除尘系统拆除，改造为国内外应用较为广泛的布袋除尘，石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统。这项改造旨在实现除尘效率不小于99%，脱硫效率不小于98%，烟尘排放浓度不大于30 mg/Nm3,SO2排放浓度不大于60 mg/Nm3。

石灰石—石膏湿法烟气脱硫的主要原理是在脱硫吸收塔内采用石灰石浆液作为脱硫剂吸收烟气中的SO2，同时增加反应中的氧气含量，通过复杂的气、液、固三相反应过程，使混合液最终氧化为石膏，反应过程如下:

图1是东山热源厂脱硫工艺流程图，现有的三台锅炉配备了三台布袋除尘器，烟气经三台引风机引入同一座脱硫吸收塔，采用“三炉一塔”的方式进行脱硫，如图1所示，引风机出口烟气设有脱硫旁路，在脱硫系统出现故障的情况下，打开脱硫旁路挡板门，将除尘后的烟气直接排向烟囱。

烟气从塔的中下部进入吸收塔，在吸收塔内加入石灰石浆液，吸收塔循环泵将塔釜的浆液送至塔上部的喷淋层，浆液由喷嘴均匀喷淋出，与烟气形成逆向接触，通过旋击、冲击与泡沫吸收过程，使浆液中的碳酸钙与烟气中的二氧化硫充分反应，生成亚硫酸钙。脱硫后的净烟气通过塔体上部设置的两级除雾器除去夹带的雾滴后排出吸收塔，进入烟囱。同时，向塔釜鼓入空气，将生成的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，为防止其沉淀，需用搅拌器不断搅拌。塔釜上层的清液通过浆液循环泵再送至上部喷淋层进行吸收反应，塔釜下层的石膏浆液通过石膏排出泵到达石膏旋流站，石膏浆液经过两级脱水后得到含水率小于10%的石膏，石膏进入石膏库，剩余滤液进入滤液罐通过滤液泵再次返回吸收塔。在吸收塔附近设置有集水坑，可用来调节塔釜的浆液高度。塔体上部的除雾器配备有除雾器冲洗水箱和冲洗水泵，对除雾器进行定期冲洗。

脱硫剂的原料石灰石经过除尘后储存在石灰石储仓，制备石灰石浆液时，符合细度要求的石灰石通过螺旋称重机加入石灰石浆液罐，与工艺水混合制成浆液，该过程是自动化一体完成的。制备好的石灰石浆液由浆液泵送至吸收塔。为了满足吸收塔的检修需要，设置事故浆液池存放吸收塔内的浆液。

石灰石浆液罐，滤液罐，集水坑及事故浆液池均设有搅拌器以防止浆液沉淀。

2 供热锅炉使用石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统的优点

供热锅炉的主要用途是输出高温热水，比电站锅炉系统简单，烟气温度低，不产生蒸汽，无汽轮机，脱硫工艺也相对简化。它的优点主要体现在:

1)该法对SO2吸收能力强，脱硫效率高。在上例中，吸收塔入口处SO2的浓度为2 338 mg/Nm3(按含硫量1.5%计算)，设计烟温为150℃，在BMCR工况下处理风量为690 000 m3/h(每台炉230 000 m3/h×3台炉)，液气比(L/G)取16 L/Nm3，钙硫比(Ca/S)取1.1，烟气在塔内的停留时间为3.5 s。烟气从塔的中下部斜向下进入塔内，在夹室中处于旋流状态，进行SO2的初步吸收，烟气旋流进入塔底部，再以旋流加速通过内筒孔，烟气方向从下向上的转变形成剧烈的液面冲击，使SO2进一步被吸收，同时，塔底吸收液表面被烟气冲击推动，使吸收液沸腾，烟气从内筒上升时夹带大量的液沫，大部分的SO2被吸收，上升至塔上部的烟气再与喷淋层喷出的吸收液逆流接触，残余的SO2被吸收。整个吸收系统阻力较小，为1 200 Pa，出口净烟气中的SO2浓度不大于60 mg/Nm3，脱硫效率达98%以上。

2)脱硫吸收剂石灰石资源丰富。石灰石来源广泛，价格便宜，破碎磨细简单且钙利用率高，使得该法脱硫应用广泛。

3)该法脱硫煤种适应性强，可靠性高，技术成熟。由于良好的吸收性能，无论是高硫煤还是低硫煤，通过运行控制均可实现高效脱硫目的。该法脱硫历史时间长，经过几代的改进后，技术趋于成熟，稳定性好，也得到了广泛的使用。

4)该法脱硫环境效益显著。东山热源厂使用该法脱硫后，SO2的排放总量为69 t/年，实现减排放量3 324 t/年(与之前使用的麻石水膜脱硫除尘方式比较得出)，大大改善了厂区及周边的生产、生活环境，也为热源厂自身的可持续发展创造了良好的条件。按国家统计局每排放1 t SO2造成的经济损失约为2万元计算，使用该法脱硫间接经济效益可达6 648万元/年。

同时，由于供热锅炉容量小，脱硫系统设计合理，所有的浆液均得到合理利用，少量的粉尘杂质最终掺杂在石膏内，基本不会对环境造成二次污染。

3 供热锅炉使用石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统的缺点

3.1 建设初期投资成本和运行维护费用大

在本案中脱硫系统属于改造项目，从方案设计，拆除原有系统及新建脱硫系统，所有工作只能在两个采暖季的间隙完成，工期仅有六个月时间。由于石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统工艺复杂，吸收塔防腐周期长，订货设备多，整个改造投资约是锅炉本体价值的1.2倍。

系统建成后，增加的成本主要有:

1)石灰石粉的消耗量:东山热源厂每炉每小时的耗煤量为13 t/h，根据煤的燃烧效率及化学反应式可以计算出石灰石粉的消耗量约为1.752 t/h，太原市冬季采暖天数为151 d，考虑到初末寒期锅炉的实际运行不能达到BMCR工况，故石灰石粉的年最大消耗量为6 349 t。2)新增电耗量:系统新增常用电负荷1 339.85 k W，年增加电耗为485.56万k Wh。3)新增水耗量:脱硫产生的总水耗约为12 t/h，年增加水耗4.35万t。4)系统运行维护增加的人工成本:由于供暖是24 h连续运行的，按照三班两运转的班制，至少应增加DCS操作工3名，板框过滤工3名，石灰石制浆工3名，现场巡检工3名。

3.2 烟囱排烟温度低造成白雾现象

湿法脱硫后的净烟气温度较低，仅有50℃～60℃。低温湿烟气易形成酸雾腐蚀烟囱，在一定的气象条件下，低于烟气露点温度的排烟会形成白雾现象，这样不利于烟气的上升及污染物的扩散。对于电站锅炉，可考虑增设烟气换热器(Gas Gas Heater，简称GGH)来提高排烟温度，降低烟气对烟囱的腐蚀，同时可降低脱硫系统的入口烟气温度，提高脱硫效率，但GGH造价昂贵，对供热锅炉无益。本案中，改造前后排烟温度差别不是很大，烟囱的防腐条件可以满足需求，白雾现象只造成视觉差异及污染物扩散范围的差异，无论是否增设GGH都不会再改变脱硫本身的效率。

3.3 烟气设置了脱硫旁路，从保护环境的角度看不利于减排

2011年12月，山西省环保厅发布消息，新建燃煤电厂和钢铁企业烧结机烟气脱硫设施不得再设置烟气旁路，对现有脱硫烟气旁路也要逐步取消。供热行业在冬季减排方面对太原市二级天气的天数也有很大贡献。电站锅炉一般的点火方式为投油点火，设置旁路主要是为了减少投油点火对除尘设备及吸收塔的影响。而供热链条式锅炉烘炉及点火均采用木柴，对除尘设备及吸收塔不存在不良影响，且烟气走旁路时由于阻力减小易引起锅炉负压，降低燃烧效率，因此取消旁路理论上是可行的。取消脱硫旁路后，脱硫系统及除尘系统将与锅炉主体形成串联系统，这对脱硫系统运行的稳定性和可靠性提出考验。通过系统的合理设计，提高运行人员的管理水平及操作控制能力，增加运行人员的熟练程度，以及应对突发事故的能力等措施，无旁路运行是可以实现的。

3.4 脱硫经验不足，运行中存在较多问题

由于太原市供热锅炉多为小容量锅炉，多使用麻石水膜脱硫除尘方式，对于石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术的认识尚不足，更谈不上经验，对于该系统的操作运行和管理，只能靠厂家的培训指导以及摸索。由于运行介质为腐蚀性的，经常会出现跑冒滴漏以及堵塞的现象，也常常由于阀门操作不当影响脱硫效率，整个行业的脱硫管理水平有待提高。

4 结语

石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统虽然前期投资大，甚至超出供热锅炉本身的价值，但其脱硫效果好，煤种适应性强，环境效益显著，适合在供热行业大力推广。针对各行业目前均存在的脱硫系统使用率低的问题，政府应加强管理，通过各种技术手段以及强制政策法规等进行监管，各行业各企业也应从自身可持续发展的角度，积极使用新技术，共同致力于减少燃煤造成的环境污染。

摘要：结合供热锅炉使用石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术的实例,简单分析了这种脱硫技术的工艺流程、吸收原理及优缺点,指出该技术是一种高效的、应用广泛的脱硫技术,值得推广应用。

关键词：石灰石—石膏,烟气脱硫,供热锅炉,脱硫效率

参考文献

[1]杨海平.燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统改造[J].煤气与热力,2008,2(9):1-3.

湿法脱硫石膏 篇9

一、影响石灰石-石膏湿法脱硫效率的因素

(1) 吸收塔浆液的p H值。由SO2与吸收塔浆液接触后发生的化学反应机理可知, 高p H值利于SO2吸收, 低p H值有助于Ca2+析出。p H=6时, SO2吸收效果最佳, 但此时易发生结垢、堵塞现象。低p H值时, 石灰石溶解度增加, 但SO2的吸收受到抑制;当p H=4时, SO2的吸收几乎无法进行, 且吸收液呈酸性, 对设备也有腐蚀。一般p H值在5.2~5.6为宜。

(2) 液气比及浆液循环量。在吸收塔设计中, 循环浆液量的多少决定了SO2吸收表面积的大小, 在其他参数恒定的情况下, 提高液气比相当于增大了吸收塔内的浆液喷淋密度, 从而增大了气液传质表面积, 强化传质, 提高脱硫效率, 提高液气比是提高脱硫效率的有效措施。

(3) 烟气与脱硫剂的接触时间。烟气进人吸收塔后自下而上流动, 与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应, 接触时间越长, 反应进行得越完全。吸收塔浆池容量大, 浆液在塔内停留时间长, 有利于石灰石颗粒与洗涤下来的SO2充分反应, 并使反应生成物Ca SO3·1/2H2O有足够的时间氧化成Ca SO4·2H2O, 充分结晶形成石膏。吸收区高度是指吸收塔烟气入口至最高喷淋层之间, 烟气与浆液接触, 发生反应的有效区段。在烟气流速确定的情况下, 吸收区高度越高, 反应越充分, 脱硫效果越好。

(4) 塔内烟气流速。提高烟气流速可以减薄烟气与浆液之间的膜厚度, 增强气液间的传质;同时烟气流速增加使喷淋液滴的下降速度相对降低, 使单位体积内的持液量增大, 增大吸收段的传质面积, 增大传质单元数, 提高脱硫效率。烟气流速增大带来的不利影响是烟气携带浆液颗粒增多, 加重除雾器的负担。

(5) 烟气分布均匀性。采用喷淋塔的湿法脱硫工艺, 喷淋层的布置设计对脱硫系统的脱硫效率有重要的影响。喷嘴的布置要求满足喷嘴的性能情况下, 还需要进行优化布置, 使喷嘴密度和覆盖率与塔内烟气流速分布相对应。

随着吸收塔直径的增加, 烟气分布均匀性降低, 靠近吸收塔壁部分, 浆液喷淋量和喷嘴的覆盖率明显低于吸收塔中其它区域。对于空塔喷淋, 塔壁部分的烟气流速远远大于其余部分, 很容易造成烟气偏流。在脱硫效率要求≤97%的情况下, 这部分偏流对脱硫效率影响不大, 但当出口浓度要求<35 mg/Nm3时, 这一部分的影响不容忽视。

(6) 石灰石粒度及纯度。石灰石颗粒越细, 表面积越大, 吸收速率越快, 反应越充分, 石灰石的利用率越高。一般要求石灰石粒度为90%通过325目筛或250目筛, 纯度要求>90%。

(7) 氧化空气量。O2参与烟气脱硫的化学过程是将HSO-转化为SO42-, 随着烟气中O2含量增加, Ca SO4·2H2O的形成加快, 脱硫率也呈上升趋势。

(8) 烟尘。飞灰在一定程度上阻碍了与脱硫剂的接触, 降低了石灰石中Ca2+的溶解速率。同时飞灰中不断溶出的重金属会抑制Ca2+与HSO-反应。若烟气中粉尘含量持续超过设计值, 粉尘中Al3+会与液相中的F-反应生成对石灰石有包裹作用的氟化铝络合物, 使脱硫效率降低, 并产生喷头及管道堵塞, 石膏脱水困难等问题。

(9) 烟气温度。进入吸收塔的烟气温度越低, 越利于SO2气体溶于浆液。通常将烟气冷却到60℃左右再进行吸收最为适宜。一般将塔入烟温控制在80℃左右, 烟气进入塔后进一步冷却到60℃左右。

(10) Cl-含量。Cl-在系统中主要以Ca Cl2形式存在, 去除困难, 影响脱硫效率。

二、石灰石-石膏湿法脱硫系统优化

(1) 石灰石粉活性激发剂技术。投资少, 操作简单, 不需要对现有脱硫系统进行改造, 只需控制活性激发剂的加入量, 就可以使达标的脱硫系统更节能、使不达标的脱硫装置达标运行, 并可使系统灵活适应各种变化条件, 扩大系统运行的适应范围。对于新建机组, 也可采用脱硫添加剂技术来达到超高的脱硫效率。

石灰石粉活性激发剂的加入, 强化了氢离子的传递, 表现对p H值的缓冲作用, 一方面促进了SO2向液相的溶解, 另一方面促进了Ca CO3的溶解, 从而加速了SO2的化学吸收。脱硫活性激发剂具备以下性能:提高石灰石粉的利用率, 减少有效成分Ca CO3的浪费;提高脱硫效率;减少液气比, 可停运1~2台吸收塔浆液循环泵, 仍然保持脱硫效率达标, 节省电厂厂用电;适应高硫份煤种, 在电厂燃用高硫份煤种情况下, 能较大幅度的提高脱硫效率。脱硫添加剂技术在国内很多电厂已经采用, 效果良好。

(2) 空塔串联塔技术。目前国内主流技术的吸收塔均为空塔, 如要求超高的脱硫效率, 由于受到吸收塔浆液池容量和喷淋层数量的限制, 靠单塔很难再提高脱硫效率, 此时可以采用吸收塔串联技术进行脱硫, 两个吸收塔中各自都设置喷淋层、氧化空气分布系统、氧化浆液池。烟气先进入预洗塔脱除部分SO2和其他污染物后 (约可去除70%的SO2) , 再进入后吸收塔脱除剩余的污染物。两塔串联运行, 共同脱硫, 提高脱硫效率, 以满足排放标准, 空塔串联塔烟气脱硫系统流程见图1。此技术适合于高硫煤系统, 同样液气比条件下运行电耗小于多喷淋层方案, 但系统复杂, 占地较大。

(3) 喷淋层及其喷嘴的优化设计。喷嘴是脱硫装置中的关键部件之一, 其雾化性能对脱硫效率、投资成本和操作维修成本有重要的影响。在浆液流量一定的条件下, 操作压力越高, 平均粒径越小, 粒径分布越集中, 越有利于脱硫效率的提高。但由于液滴速度变大, 在吸收区停留时间短, 要想达到设计所需的停留时间, 必须增大塔高, 投资成本的增加的同时也加速了喷嘴的磨损。在单个喷嘴的雾化性能参数选定后, 还必须进行吸收塔内喷嘴布置的设计, 喷嘴的布置设计要充分考虑工艺参数、单个喷嘴的性能参数、塔内径、喷淋密度以及喷淋密度分布等因素。合理的喷嘴布置, 才能达到系统设计要求。

目前湿法脱硫用喷嘴的类型和雾化机理的研究已相对成熟, 但仍需进一步降低投资和操作维修成本。现在比较常用的做法是在碳化硅的基础上加入其他成分或改变其结构, 提高其使用年限。如美国BETE公司采用的反应烧结碳化硅陶瓷 (RBSC) 和氮连接碳化硅陶瓷 (SNB-SC) 材料等。

另外, 喷嘴在塔内的布局对烟气的分布有着重要的影响, 烟气的分布越均匀对脱硫越有利, 现有工艺仅通过喷嘴的布局很难达到烟气分布均匀的效果。美国巴威公司在塔内设置了托盘, 在空塔基础上增设托盘, 使进入吸收塔内的烟气分布更均匀, 解决偏流问题;密集布置的喷淋喷嘴保证烟气能与浆液充分接触, 强化传质, 提高脱硫剂利用率, 从而提高脱硫效率。国电清新采用了旋汇耦合技术, 在吸收塔内加装湍流装置, 该技术是基于多相紊流掺混的强传质机理, 利用气体动力学原理, 通过特制的旋汇耦合装置产生气液旋转翻覆湍流空间, 气液固三相充分接触, 迅速完成传质过程, 从而达到气体高效净化的目的, 有无湍流器的脱硫效率对比见图2。有的脱硫公司则采用CFD模拟优化脱硫喷淋塔工艺, 该工艺借助于对吸收塔内烟气和喷淋浆液两相流的三维模拟, 吸收塔内的烟气分布、流动, 吸收塔横截面内浆液的分布和喷嘴的位置得到了优化。CFD模拟的核心内容就是调整吸收塔内喷嘴的数量和形式, 通过对吸收区的分析、优化, 降低系统的设计裕量, 得到较低的液气比, 在成本相对较小的情况下进一步提高脱硫效率。

三、结语

湿法脱硫石膏 篇10

1 主要问题及处理

1.1 循环浆液中含固量高

通常情况下,吸收塔内浆液的含固量是10%~15%,最低不应低于5%.在一定范围内维持较高的浆液浓度,有利于提高脱硫效率和石膏纯度。但是,高含固量浆液对循环泵、搅拌器、管道和阀门的磨损明显加剧。由于调试期间密度计故障,不能很好地控制浆液密度,我公司4#吸收塔循环管线在试运行1个多月就发生了漏浆事件。检查后发现,弯头处磨损严重。另外,当含固量过高时,会影响亚硫酸盐的氧化。一般来讲,当吸收塔浆液的密度大于1 128 kg/m3时,就会影响氧化反应;当吸收塔浆液的密度大于1 200 kg/m3时,明显不利于氧化反应的进行。这在直接增加了石膏脱水的困难,同时,SO2出口浓度控制难度加大,脱硫效率明显下降。经过现场测试,石灰石浆液密度与脱硫效率的关系如图1所示。

为了更好地控制吸收塔的浆液浓度,特采取了以下措施:(1)改进密度监测。在设备运行过程中,要定期冲洗密度计,以提高其准确性,同时,还要定期取样,人工化验分析。(2)调节供浆浓度。将工艺控制参数供浆浓度从1 160~1 200 kg/m3调整到1 120~1 160 kg/m3后,在吸收塔液位允许的情况下,不仅能很好地控制吸收塔浆液浓度,还能减少供浆系统的磨损和堵塞现象的发生。(3)综合监测数据,避免表计不准的问题发生,调整石膏排放频率。工艺控制要求吸收塔浓度达到1 150 kg/m3后就要启动石膏脱水系统排出石膏。为了避免发生密度计不准的问题,综合考虑其他参数,比如循环泵电机电流、侧搅拌器电流等,含固量升高,循环泵和搅拌器的负荷增大,电流值升高,所以,循环泵的电流值在230~240 A、侧搅拌器电流值在13.5~14.5 A时,启动石膏脱水系统排放石膏。

1.2 石膏氧化不足

在烟气脱硫的化学过程中,O2将HSO3-氧化为SO42-,随着烟气中O2含量的增加,Ca SO4·2H2O的形成加快,脱硫效率也逐渐提高。考虑到经济性,一般控制脱硫系统氧化空气倍率(O2/SO2)为2~3.在运行中,如果实际参与的氧化空气量不足,则浆液中大量的亚硫酸钙不能转化成硫酸钙,导致石膏脱水困难,石膏品质下降,并且SO2向液相的溶解扩散速度减缓,导致脱硫效率下降。

在浆液p H值为4.5,烟气温度为50℃,烟气速度为1 m/s,入口SO2的质量浓度为1μg/m L的条件下,有无强制氧化对脱硫效率的影响如图2所示。从液气比对脱硫效率的影响图中可以看出,有强制氧化时的脱硫效率比无强制氧化时的要高1~2个百分点左右。

自我公司的脱硫系统投运以来,相继出现过脱硫塔运行参数不稳和石膏脱水困难等情况。综合分析,脱硫塔内氧化空气量不足可能是引发这一情况的重要因素之一。发现氧化不足现象后,检查氧化风机及其附属设施后发现,主要问题有以下2点:(1)风机入口滤网堵塞,氧化风机出口卸荷阀故障率高,导致风机出力不足;(2)氧化风机容量不足。

针对这些问题,特提出相应的解决办法:(1)定期清理滤网,对氧化风机出口卸荷阀进行技术改进,拆除原来的自动卸荷阀,更换为蝶阀加消音器手动控制,从而解决氧化风机出力不足的问题;(2)针对容量不足的问题,提出了以下整改方案,即在现有一塔2台氧化风机一用一备的情况下,在氧化风机出口增设一条管线,接入脱硫塔,氧化不足时,启动备用氧化风机(即2台氧化风机同时运行),以提高氧化倍率,实现氧化系统增容,进而改善脱硫系统的运行状况。

1.3 液位计指示不准

吸收塔必须保证一定的液位高度,才能使进入吸收塔的SO2充分反应。本脱硫系统的吸收塔液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得来的。在计算过程中,没有采用实时的浆液密度值,而是采用了一个固定值。当实际浆液密度低于该固定值时,DCS显示的液位会比实际液位偏低;反之,情况相反。因此,在该脱硫系统调试和运行过程中,吸收塔经常发生浆液溢流或烟气从塔体溢流口冒出的情况。

为了更好地控制吸收塔浆液液位,根据现场的运行条件,确定合理的运行液位,具体包括以下2点:(1)人为降低运行控制液位计显示液位,使塔内实际液位仅高于塔体溢流口高度,防止烟气泄漏;(2)修正吸收塔浆液密度来提高液位计显示液位,将液位控制在塔体溢流口至溢流排水口标高之间。

1.4 阀门内漏

阀门内漏会引起吸收塔或地坑液位异常升高。在调试和运行期间,出现过几次除雾器、循环泵等设备设施冲洗水阀内漏的现象。检查后发现,主要是阀门本体质量问题损坏,或者阀门电动头控制失灵造成的。因此,相关部门变更了阀门生产厂家,更换质量过关阀门。同时,还要加强实时监控和设备巡检,发现液位异常及时处理,从而很好地解决了这个问题。

1.5 吸收塔内浆液起泡

塔底浆液泡沫的产生是因为气体分散于液体中,形成了气-液的分散体。在泡沫形成的过程中,气液界面会急剧增加,因而体系的能量增加,其增加值为液体表面张力与体系增加后的气-液界面的面积的乘积,应等于外界对体系所做的功。如果液体的表面张力越低,则气-液界面的面积就越大,泡沫的体积也就越大。这说明,此液体很容易起泡。泡沫的产生必须具备3个条件:(1)只有气体与液体连续、充分地接触时,才能产生泡沫;(2)当气体与液体的密度相差很大时,才能使液体中的泡沫很快上升到液面,久而久之就形成泡沫;(3)表面张力越小的液体越容易起泡。

根据现场的运行调整情况,引起起泡溢流的原因有以下几点:(1)在锅炉运行过程中,投油、燃烧不充分,未燃尽成分随着锅炉尾部烟气进入吸收塔,导致吸收塔浆液的有机杂质增加。(2)锅炉后部除尘器运行情况不佳,烟气粉尘浓度超标。含有大量惰性物质的杂质进入吸收塔后,致使吸收塔浆液重金属含量增高。重金属离子增多导致浆液表面张力增加,从而使浆液表面起泡。(3)脱硫用石灰石中含过量的Mg O(起泡剂),与硫酸根离子反应产生大量泡沫。(4)脱硫装置脱水系统或废水处理系统不能正常投入,致使吸收塔浆液品质逐渐恶化。(5)液位计显示错误(不准确)。

影响吸收塔溢流的因素很多,但是,吸收塔浆液一旦出现起泡溢流情况后,必须及时妥善处理,以免引发严重的事故。对此,特采取以下措施:(1)在吸收塔排水坑中定期加入脱硫专用消泡剂。尽管确定液位仅高于塔体溢流口高度,但是,难免有吸收塔浆液泡沫从呼吸孔冒出。从实际运行情况来看,吸收塔内泡沫会高于实际液位表面1~2 m。而防止吸收塔溢流和喷沫现象的有效手段是加入适量的消泡剂。(2)核算氧化空气用量,避免浆液中有太多过剩空气。富余的空气都以气泡的形式从氧化区底部溢至浆液表面的,从而造成浆液动态液位虚假。这也导致吸收塔浆液泡沫增加的原因之一。(3)在保证氧化效果的前提下,适当降低吸收塔工作液位,减小浆液溢流量,防止浆液进入吸收塔入口烟道。(4)吸收塔补水控制。在设备正常运行的情况下,吸收塔补水主要是通过除雾器冲洗实现的,还有就是利用搅拌器、浆液泵、循环泵等的机封冷却水和一些浆液管路的冲洗水。在此过程中,要尽量控制进入吸收塔的水量。水喷淋可以减少泡沫的积累,所以,除雾器冲洗要在保证液位前提下多次少量进行,或者在呼吸孔加装喷水打散泡沫,防止泡沫溢出。(5)废水量控制。增加脱硫废水的排放量,降低吸收塔浆液重金属离子、Cl-、有机物、悬浮物和各种杂质的含量,保证吸收塔内浆液的品质,避免形成大量泡沫。(6)降低排出石膏时吸收塔浆液密度,加大石膏排出量,保证新鲜浆液的不断补入。(7)加强对吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析工作,有效监控脱硫系统的运行状况,发现浆液品质有恶化的趋势,要及时采取有效的处理手段。

1.6 石膏脱水困难

在脱硫系统运行的过程中,石膏脱水效果差,导致石膏含水率过大,石膏下料斗侧壁石膏堆积,甚至堵塞。沉积在下料斗侧壁上的石膏不规则地落到石膏皮带上还可能造成石膏皮带跑偏。

导致石膏脱水困难的原因有以下几点:(1)石膏浆液氧化不足。(2)石灰石品质太差。(3)受浆液中飞灰含量的影响。粉煤灰的粒径要比结晶石膏的粒径小得多,在真空皮带机上脱水时,细颗粒的粉煤灰很快通过石膏颗粒之间的间隙到达滤布表面,把滤布的细孔堵死,所以,皮带上的真空度就不能提高。(4)脱硫系统废水排放过少。由于旋流器顶流排出的废水中所含的细颗粒比例高,因此,加大废水排量可以减少浆液中细颗粒的比例。(5)真空度不够。真空度低的原因有很多,比如浆液分配器分配不均,导致真空度低,真空泵水密封不好、水量不足,真空泵管线泵体结垢,真空罐下降管水封效果不好等。

鉴于上述原因,特采取以下应对措施:(1)加强巡检,在保证现有氧化系统运行正常的基础上,对氧化系统进行技术改进。(2)加强对布袋除尘器的工艺控制,保证除尘效率。(3)延长滤布冲洗时间,及时更换破损滤布。(4)加大废水排放量,尽量减少浆液中细颗粒的比例。(5)严格石膏脱水系统的运行管理,增加巡检频率,发现问题及时调整。另外,将真空泵密封水由原来的工业水改为除盐水,尽量避免结垢现象的发生。

2 结束语

在应用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的过程中,出现了含固量高、吸收塔溢流、浆液起泡、石膏脱水困难等问题。针对这些问题,特采取了相关的应对措施,收到了一定的实效,保证了系统的安全、稳定运行。

摘要：分析、总结了石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统运行过程中出现浆液含固量高、浆液氧化不足、液位不准、阀门内漏、吸收塔溢流和石膏脱水困难等问题的原因,并提出了一些改进措施。这对脱硫系统的正常运行有一定的指导作用。

关键词：脱硫系统,石灰石-石膏湿法,浆液,石膏

参考文献

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[3]张健,吴红兵,于辰宏.天津陈塘电厂2×300 MW机组脱硫运行存在的问题分析及处理[J].资源节约与环保,2010(6).