探讨石灰石―石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率.docx

1、探讨石灰石石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率当前脱硫技术在新建、扩建、或改建的大型燃煤工矿企业，特别是燃煤电厂正得到广泛的推广应用，而石灰石-石膏湿法脱硫是技术最成熟、适合我国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺，但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢、堵塞、腐蚀等的技术问题，将达不到预期的脱硫效果。本文就该法的工艺原理、实践中存在的技术问题、处理方法及影响脱硫效率的主要因素做如下简要探讨。 下载 1. 石灰石-石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理 从电除尘器出来的烟气通过增压风机 BUF 进入换热器 GGH，烟气被冷却后进入吸收塔 Abs，并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。

2、烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中 95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近 100%的氯化氢除去。在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器 Me，除去悬浮水滴。 离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，烟气再次穿过换热器，进行升温。吸收塔出口温度一般为 50-70，这主要取决于燃烧的燃料类型。烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来。在我国，有 GGH 的脱硫，烟囱的最低气温一般是 80，无 GGH 的脱硫，其温度在 50左右。大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板（正常情况下处于关闭状态）。在紧急情况下或启动时，旁路挡板打开，以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置，直接排入烟囱。石灰石石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安

3、装在塔顶部的喷嘴集管中。在石灰石石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的SO2 溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。 2. 脱硫系统的结垢、堵塞与解决办法 2. 1 结垢、堵塞机理 1）石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积，当相对饱和浓度达到一定值时，石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长，当饱和度达到更高值时，就会形成晶核，同时，晶体也会在其它各种物体表面上生长，导致吸收塔内壁结垢。 2）在系统的氧化程度低下，甚至无氧

4、化发生的条件下，可生成一种反应物为 Ca（SO3）0.8（SO4）0.21/2H2O，称为 CSS-软垢，使系统发生结垢，甚至堵塞。 3）吸收液 pH 值的剧烈变化，低 pH 值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。而高 pH 值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。在碱性 pH 值运行会产生碳酸钙硬垢。 2.2 解决办法 1）采用强制氧化工艺，使氧化反应趋于完全，控制亚硫酸钙的氧化率在 95%以上，保持浆液中有足够密度的石膏晶种。 2） 严格除尘，严防喷嘴堵塞。 3）控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量，运行中控制溶液中石膏过

5、饱和度最大不超过 130%。 4） 控制溶液的 PH 值，尤其避免运行中 pH 值的急剧变化。 3.硫系统的腐蚀与防腐 3.1 腐蚀机理 1）烟气中的 SO2、HCl、HF 等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其 SO32-、Cl-、SO42-对金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。 2）金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀，在焊缝处比较明显。 3）结晶腐蚀，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，吸收塔内逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，产生剥离损坏。 4）环境温度的影响。由于 GGH（蓄

6、热式换热器）故障或循环液系统故障，导致塔内烟温升高，其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。 3.2 防腐技术 1）合理控制浆液的 pH 值。 2）选择合理的 FGD（脱硫设备）烟气入口温度，并选择与之相配套的防腐内衬，选择与入口烟温，塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。 3）严把防腐内衬的施工质量。 4）吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊，焊缝光滑平整无缺陷，内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢，应用圆钢、方钢为主，外接管不能用焊接，要用法兰连接。 4. 影响脱硫效率的因素分析 4.1 吸收液的 pH 值 烟气中 SO2 与吸收塔浆液接触后发生如下一些化学反应： SO2+H2O=H

7、SO3-+H+ CaCO3+H+=HCO3-+Ca2+ HSO3-+1/2O2=SO42-+H+ SO42-+Ca2+2H2O=CaSO4?2H2O 从以上反应历程不难发现，高 pH 的浆液环境有利于 SO2 的吸收，而低pH 则有助于 Ca2+的析出，二者互相对立。 pH 值=6 时，二氧化硫吸收效果最佳，但此时易发生结垢，堵塞现象。而低的 pH 值有利于亚硫酸钙的氧化，石灰石溶解度增加，却使二氧化硫的吸收受到抑制，脱硫效率大大降低，当 pH=4 时，二氧化硫的吸收几乎无法进行，且吸收液呈酸性，对设备也有腐蚀。具体最合适的 pH 值应在调试后得出，但一般 pH 在 46 之间。 4.2 液气

8、比及浆液循环量 液气比增大，代表气液接触机率增加，脱硫率增大。但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡，液气比超过一定值后，脱硫率将不在增加。新鲜的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接触后，SO2 等气体与石灰石的反应并不完全，需要不断地循环反应，增加浆液的循环量，也就加大了 CaCO3 与 SO2 的接触反应机会，从而提高了 SO2 的去除率。 4.3 烟气与脱硫剂接触时间 烟气自气-气加热器进入吸收塔后，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。因此长期投运对应高位喷淋盘的循环泵，有利于烟气和脱硫剂充分反应，相应的脱硫率也高。 4.4 石灰石粒度及纯度 石灰石颗粒越

9、细，其表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。一般要求为：90%通过 325 目筛或 250 目筛，石灰石纯度一般要求为大于 90%。 4.5 氧化空气量 O2 参与烟气脱硫的化学过程，使 4HSO3-氧化为 SO42- ，随着烟气中 O2含量的增加，CaSO4?2H2O 的形成加快，脱硫率也呈上升趋势。多投运氧化风机可提高脱硫率。 4.6 烟尘 原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了 SO2 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一些重金属会抑制 Ca2+与HSO3-的反应。烟气中粉尘含量持续超过设计允许量，将使脱硫率大为下降，喷头堵塞。一般要求

10、 FGD 入口粉尘含量小于 200mg/m3 4. 7 烟气温度 进入吸收塔烟气温度越低，越利于 SO2 气体溶于浆液，形成 HSO3-，即：低温有利于吸收，高温有利于解吸。通常，将烟气冷却到 60。C 左右再进行吸收操作最为适宜，较高的吸收操作温度，会使 SO2 的吸收效率降低。 4.8 Cl-含量 氯在系统中主要以氯化钙形式存在，去除困难，影响脱硫效率，后续处理工艺复杂，在运行中应严格控制系统中 Cl-含量（一般控制在 20000 ppm 以内），确保其在设计（一般设计在 40000 ppm 左右）允许范围内。 通过以上方法可基本解决实践中的脱硫技术问题，使脱硫效率达到设计要求，确保我国在发展经济的同时有效地保护好生存环境、确保人民生活水平的全面提高！