《安全环境-环保技术》之石灰石-石膏湿法脱硫技术存在的主要问题分析 VIP专享VIP免费

石灰石-石膏湿法脱硫技术存在的主要问题分析摘要：燃煤电厂烟气脱硫多采用石灰石-石膏湿法脱硫技术。本文介绍了石灰石-石膏湿法脱硫技术的流程与涉及到的化学反应；通过对石灰石-石膏湿法脱硫技术存在的脱硫效率低、石膏脱水困难与结垢等问题的分析，为脱硫系统运行优化，降低运行成本，提高脱硫效率提供依据。0前言随着国家政策对环保要求日益严格，特别是《火电厂大气污染物排放标准》（GB-13223-2011）、“大气十条”、“节能减排十三五规划”等一系列政策性措施，在“十三五”期间，大气污染的治理将成为重中之重[1]，我国脱硫产业得到了了迅速发展。目前，各国研究的烟气脱硫方法已超过一百种，其中真正能应用于工业生产中的只有十余种，石灰石-石膏湿法脱硫技术具有可靠性高、脱硫效率高、操作简单、成本低等特点，因此得到了国内外燃煤电厂的广泛应用。本文主要通过对石灰石-石膏湿法脱硫技术存在的脱硫效率低、石膏脱水效率低、结垢问题的介绍，为脱硫系统运行优化，降低运行成本，提高脱硫效率提供依据。1石灰石-石膏湿法脱硫技术工艺流程石灰石-石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作为SO2吸收剂，用球磨机将石灰石磨制成粉与水混合制成石灰石浆液。烟气经除尘器后，从引风机出口排出进入吸收塔，烟气中的SO2被石灰石浆液所吸收，被净化后的烟气经除雾器除雾后离开吸收塔，由烟道进入烟囱排入大气中，同时生成可以利用的副产物石膏。燃煤烟气湿法脱硫系统包括吸收剂制备系统、烟气系统、吸收及氧化系统、副产品脱水系统、脱硫废水处理系统、工艺水系统、压缩空气系统等子系统。吸收塔中涉及到复杂的化学反应，具体反应方程式如下所述：SO2的吸收：SO2+H2O→H2SO3H2SO3→H++HSO3-（低pH时）H2SO3→2H++SO32-（高pH时）石灰石的溶解与中和：CaCO3（固）→CaCO3（液）CaCO3（液）→Ca2++CO32-CO32-+H+→HCO3-HCO3-+H+→CO2（液）+H2OCO2（液）→CO2（气）亚硫酸盐的氧化：SO32-+H+→HSO3-HSO3-+1/2O2→H++SO42-SO42-+H+→HSO4-Ca2++HSO3-→Ca（HSO3）2Ca2++SO42-→CaSO4（固）石膏结晶：Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O（固）总反应式：SO2（气）+CaCO3（固）+1/2O2（气）+2H2O→CaSO4·2H2O（固）+CO2（气）2脱硫系统常见问题2.1脱硫效率低脱硫系统效率低下主要有石灰石活性不足，石灰石杂质过高，吸收浆液pH过低，Ca/S低，有效液气比低，石灰石浆液在吸收塔中的停留时间短，脱硫塔入口烟气温度过高，脱硫塔入口烟气含尘量大等原因[3]。本文主要介绍各种离子浓度对脱硫效率的影响。2.1.1Cl-的影响CaCO3的分解式是：CaCO3+H++HSO3-→Ca2++SO32-+H2O+CO2↑，若浆液中含有大量的氯离子，会形成氯化钙，氯化钙会电离生成Ca2+，由于同离子效应导致液相的离子强度增大，抑制H+的扩散，会造成上述反应向左移动，使CaCO3分解速率下降，降低系统脱硫效率；浆液中含氯离子的量过高，会增大石膏脱水的难以程度，改变石膏晶型，使石膏晶格发生畸形改变；另外，氯离子可与多种金属离子，如Fe3+、Al、Zn形成络合物，这些络合物会包裹在CaCO3颗粒表面，使参与反应的CaCO3减少，进而影响系统脱硫效率。2.1.2SO32-的影响氧化空气量不足会导致浆液中SO32-含量过高，当其超过一定值时，由于同离子效应CaCO3溶解度降低，造成“石灰石屏蔽现象”，使脱硫效率下降；另外，石灰石浆液吸收SO2可用双模理论解释，当液相主体中SO32-含量过高，液相传质阻力会很大，降低总传质系数，使脱硫效率降低。2.1.3F-、Al3+的影响脱硫塔入口烟气HF、铝盐中含量过高，会导致石灰石浆液中F-、Al3+含量高。烟气中的HF溶解于浆液后，会与浆液中的Ca2+生成难溶性CaF2，CaF2会包裹吸收剂，阻止CaCO3进一步溶解，影响了吸收剂的利用率，降低脱硫效率；烟气中的Al3+也会与Ca结合生成络合物AlFx，也能影响CaCO3的离子化，使浆液中的pH降低，影响SO2的吸收。2.2石膏脱水困难2.2.1脱硫系统石膏脱水真空皮带机异常设备运行故障可导致真空度下降，石膏脱水动力不足，进而导致石膏含水率升高。其原因有：①真空泵故障；②摩擦带有损坏；③真空系统不严密；④皮带机运行轨迹不平；⑤真空箱密封水失控；⑤皮带与真空箱之间有空隙：⑦滤布破...