脱硫效率影响因素及运行控制措施

1、影响湿法烟气脱硫效率的因素及运行控制措施孙国柴福东 张成立摘要从烟气SQ的吸收反应原理出发， 找出影响脱硫效率的主要因素，并制定运行控制措施， 以保证我厂烟气脱硫系统的稳定、高效运行。关键词影响脱硫效率因素；控制措施 前言目前我厂两台600MW及两台1000MW燃煤发电机组所采用的石灰石一一石膏湿法烟气脱硫系统运行情况良好，基本能够保持系统安全稳定运行，并且脱硫效率在95%A上。但是，有两套脱硫系统也出现了几次烟气脱硫效率大幅波动的现象，脱脱效率由95%逐渐降到72%经过对吸收系统的调节，脱硫效率又逐步提高到95%脱硫效率的不稳定，会造成我厂烟气SQ排放量增加，不能达到节能环保要求。本文将从脱

2、硫系统烟气SQ的吸收反应原理出发，找出影响脱硫效率的主要因素，并制定运行控制措施，以保证我厂烟气脱硫系统的稳定、高效运行。一、脱硫系统整体概述邹县发电厂三、四期工程两台600MW及两台1000MW燃煤发电机组，其烟气脱硫系统共设置四套石灰石一一石膏湿法烟气脱硫装置，采用一炉一塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为每台锅炉100%BMC工况时的烟气量，其脱硫效率按不小于 石灰石与水配置的悬浮浆液，在吸收塔内烟气中的 化为石膏，石膏经二级脱水处理作为副产品外售。烟气系统流程：烟气从锅炉烟道引出，温度约95%设计。石灰石一一石膏湿法烟气脱硫，脱硫剂为SQ与石灰石反应后生成亚硫酸钙，并就地强制氧126 C，

3、由增压风机升压后，送至烟气换热器与吸5收塔出口的净烟气换热，原烟气温度降至约90C,随即进入吸收塔，与来自脱硫吸收塔上部喷淋层（三期3层、四期4层）的石灰石浆液逆流接触，进行脱硫吸收反应，在此，烟气被冷却、饱和，烟 气中的SQ被吸收。脱硫后的净烟气经吸收塔顶部的两级除雾器除去携带的液滴后至烟气换热器进行 加热，温度由43C上升至约80C后，通过烟囱排放至大气。、脱硫吸收塔内 SQ的吸收过程烟气中SQ在吸收塔内的吸收反应过程可分为三个区域，即吸收区、氧化区、中和区。1、吸收区内的反应过程：烟气从吸收塔下侧进入与喷淋浆液逆流接触，由于吸收塔内充分的气/液接触，在气-液界面上发生了传质过程，烟气中气

4、态的SQ、SQ等溶解并转变为相应的酸性化合物：SQ + H 2Q -2SQSQ + H 2Q2SQ烟气中的SQ溶入吸收浆液的过程几乎全部发生在吸收区内，在该区域内仅有部分 HSQ被烟气中的Q氧化成H2SC4。由于浆液和烟气在吸收区的接触时间非常短（仅有数秒），浆液中的CaCQ仅能中和部分已氧化的 H2SQ和H2SQ。在此区域内，浆液中的CaCQ只有很少部分参与了化学反应，因此液滴的pH值随着下落急剧下降，其吸收能力也随之减弱。由于在吸收区域内上部 pH较高，浆液中HSQ 浓度低，易产生 CaSQ1/2缶0,随着浆液的下落，接触的SQ溶浓度越来越高，使浆液 pH值下降较快，此时 CaSQ1/2缶

5、0可转化成 Ca （ HSQ 2。2、氧化区内的反应过程：氧化区是指从吸收塔液面至氧化风管道下方约200mm至 300mm处，该区域内的主要反应是：+ - +2H + HSO3 +1/2O 2 2H+ SO4CaC（3+2H Ca2+ H2O+CO2+2-Ca+ SO 4 +2H2O CaSO 4 2H2O过量氧化空气均匀地喷入氧化区的下部，将在吸收区形成的未被氧化的HSO几乎全部氧化成 H+和SQ2-，此氧化反应的最佳 pH值约为4至4.5，氧化反应产生的 H2SQ是强酸，能迅速中和浆液中剩 余的CaCQ生成溶解状态的 CaSQ,随着CaSQ的不断生成，当 Ca2+、SQ2-浓度达到一定的过

6、饱和度 时，结晶析出CaSQ - 2HQ即石膏。当吸收塔内浆液缓慢通过氧化区时，浆液中过剩的CaCQ含量也逐渐减少，当浆液到达氧化区底部时，浆液中剩余的 CaCQ浓度降到最低值，从此处取浆液送去脱水系统，可获得品质较高的石膏副 产品。3、中和区的反应过程在吸收塔氧化区下部被视为中和区，进入中和区的浆液中仍有未中和的H+,向中和区加入新鲜的石灰石浆液，中和剩余的H+,提高浆液的pH值和浆液的活性，使浆液在进入下一循环过程中，能重新吸收SQ,该区域发生的主要化学反应是：+2+CaC（3+2H Ca+ H2O+CQ2+2-Ca + SO 4 +2H2Q SO 4 2”。三、影响石灰石一石膏烟气湿法脱

7、硫效率的主要因素分析脱硫效率是指，脱硫系统脱除的二氧化硫含量与原烟气中二氧化硫含量的比值。影响脱硫效率的主要因素有：1、通过脱硫系统的烟气量及原烟气中SQ的含量。在脱硫系统设备运行方式一定，运行工况稳定，无其它影响因素时，当处理烟气量及原烟气中SQ的含量升高时，脱硫效率将下降。因为入口SQ的增加，能很快的消耗循环浆液中可提供的碱量,造成浆液液滴吸收 SQ的能力减弱。AI3+与烟气气体中带入的F-形成的络化物达到一定浓度2、通过脱硫系统烟气的性质。1）烟气中所含的灰尘。因灰尘中带入的 时，会吸附在 CaCO固体颗粒的表面，“封闭”了 CaCQ的活性，严重减缓了 CaCO的溶解速度，造成 脱硫效率

8、的降低。2）烟气中的HCI。当烟气通过脱硫吸收塔时，烟气中的HCI几乎全部溶于吸收浆液中，因CI-比SQ2-的活性高（盐酸比硫酸酸性更强），更易与CaCO发生反应，生成溶于水的CaCl2，从而使浆液中Ca2+的浓度增大，由于同离子效应，其将抑制CaCQ勺溶解速度，会造成脱硫效率的降低。同时，由于离子强度和溶液黏度的增大，浆液中离子的扩散速度变慢，致使浆液液滴中有较高的SO2-，从而降低了 SQ向循环浆液中的传质速度，也会造成脱硫效率的降低。3、循环浆液的pH值。脱硫系统中，循环浆液的pH值是运行人员控制的主要参数之一，浆液的pH值对脱硫效率的影响最明显。提高浆液的 pH值就是增加循环浆液中未溶

9、解的石灰石的总量，当循环浆液液滴在吸收塔内 下落过程中吸收 SQ碱度降低后，液滴中有较多的吸收剂可供溶解，保证循环浆液能够随时具有吸收 SO的能力。同时，提高浆液的pH值就意味着增加了可溶性碱物质的浓度，提高了浆液中和吸收SO的后产生的H+的作用。因此，提高 pH值就可直接提高脱硫系统的脱硫效率。但是，浆液的pH值也不是越高越好，虽然脱硫效率随pH值的升高而升高，但当 pH值达到一定数值后，再提高pH值对脱硫效率的影响并不大，因为过高的pH值会使浆液中石灰石的溶解速率急剧下降，同时过高的pH值会造成石灰石量的浪费，并且使石膏含CaCQ的量增大，严重降低了石膏的品 质。因此pH值应控制在一个合理

10、的范围内，目前我厂脱硫系统中循环浆液pH值控制在4.8 5.2之间，即可得到品质良好的石膏，又能保证脱硫效率不低于95%4、氧化空气量。我厂脱硫系统采取强制氧化方式运行，若浆液池内氧化空气供量不足，或氧化空气进行吸收塔的位置距液面没有足够的深度，浆液中的亚硫酸盐含量将增加，即HSO浓度增大，当其相对饱和度较 高时，会发生亚硫酸盐严重抑制作用（反应封闭） 。发生此种情况的现象是运行浆液的 pH 值下降，而 加入石灰石浆液时， pH 值也没有明显提高，脱硫效率下降，浆液中未反应的石灰石浓度增加。因此 运行中必须保证进入脱硫吸收塔的氧化空气量能够满足系统需求。5、吸收系统的钙硫摩尔比（ Ca/S）。

11、钙硫摩尔比是指每脱除 1 摩尔 SO2 所需加入系统的 CaCO3 摩尔数。从理论上讲，钙硫摩尔比为1。但是在实际运行为，保证脱硫系统运行的效率和稳定性，要保持钙硫摩尔比大于1。因为 Ca/S 过低不能满足运行要求，使系统脱硫效率降低。但是 Ca/S 过高，又使石膏的品质降低，浪费石灰石粉。 目前我厂脱硫系统钙硫比保持在 1.03 左右。6、吸收剂石灰石的性质。石灰石中CaCO的含量，石灰石中 CaCO勺含量若过低，含其它杂质过多，给运行带来一些问题， 造成吸收剂耗量的增加，同时也使石膏的纯度下降。吸收剂的特性不仅包括其化学成分，也包括其反 应活性。吸收剂的活性影响到吸收剂量的溶解速度和溶解度

12、。其活性越好，吸收SQ的能力就越强，对提高脱硫效率越有利。石灰石粉细度的影响。石灰石粉越细，就相对增加了石灰石溶解的表面积，其直接影响到循环浆 液的运行pH值，因此，石灰石越细，对脱硫效率的提高就越有利。另外，影响烟气脱硫效率的因素还有烟气流速，烟气流速越快，提高了浆液液滴下降时的扰动， 能够促进烟气中 SQ与浆液的反应速度，对提高脱硫效率越有利；循环浆液的密度对脱硫效率也有一 定影响，当循环浆液的密度过高时，浆液中所含Ca+也相对较高，影响了 CaCQ的离解，同时也减小了烟气中SQ与浆液液体的接触面积。因此循环浆液的浓度过高对提高烟气脱硫效率是无益的，在运 行中，应加强对循环浆液浓度的控制。

13、当然，烟气通过脱硫吸收塔时，所发生的化学反应和物理传质过程是复杂的、紊乱的，其反应现 象和反应过程并不局限于此，并且三个区域之内的反应也不是单一的。四、烟气脱硫系统运行中主要控制措施1、加强对烟气含尘量的控制。 经前面分析，烟气中含尘浓度高时，会因烟气中各种惰性物质的存在造成石灰石颗粒反应闭塞，将严重制成脱硫效率的下降。此外，烟气含尘浓度高时，还会加大循环浆液对设备和管道的磨损。因 此，在运行中，应确保烟气脱硫系统上一级设备静电除尘器的高效运行，保证除尘效率大于 99.5%，脱硫系统入口烟尘含量小于300mg/Nm3。2、对吸收系统水质的控制。因烟气通过脱硫吸收塔时，烟气中的HCI溶于吸收浆液

14、中，造成浆液中Cl-含量高，造成脱硫效率的降低。因此，应降低浆液中CI-的含量。CI-主要以CaCI、MgCI、NaCI、KCI以及其它金属氯化物的形式存在。要除去循环浆液中的CI-，就要加强对脱硫系统废水处理的运行维护，保证循环浆液中氯离子的有效去除和排出。3、对循环浆液 pH 值的控制。循环浆液的pH值是运行人员控制烟气脱硫效率的主要参数，提高循环浆液的pH值可直接提高脱硫系统的脱硫效率。pH值过低，能提高石膏的品质，但不能保证脱硫效率；而pH值过高，会造成石灰石粉的浪费，降低了石膏的品质，增加了循环浆液的密度，加大了对设备的磨损。并且当循环浆液 pH值大于5.7后，再提高pH值对提高脱硫

15、效率影响并不大，一般运行控制pH值不大于6。目前我厂脱硫系统循环浆液 pH值控制在4.85.2之间。4、提高液气比。液气比是指吸收塔洗涤单位体积的烟气需要的循环浆液量。在其它条件不变的情况下， 增加吸收塔循环浆液量即增大液气比，脱硫效率随之升高。在运行中，为保证脱硫效率，应适时增加浆液循环 泵的运行台数。5、 保持吸收系统的钙硫摩尔比稳定（Ca/S）。保证脱硫系统运行的效率和稳定性， Ca/S 过低不能满足运行要求，使系统脱硫效率降低。但是 Ca/S 过高，又使石膏的品质降低。目前我厂脱硫系统钙硫比保持在 1.03 左右。6、吸收剂石灰石的性质。石灰石中 CaCO3 的含量百分比、石灰石的活性、石灰石的细度，对脱硫效率都有影响，因此在运 行中，应加强对入口石灰石粉品质的检查和控制，以保证脱硫效率的稳定。7、循环浆液密度。 当循环浆液密度过高时，浆液黏度增大，相对减小了浆液与烟气的接触面积，造成浆液中离子的 扩散速度变慢，降低了 SO2 向浆液中的传质