及运行控制措施
孙国 柴福东 张成立
[摘要] 从烟气SO2的吸收反应原理出发，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——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%以上。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SO2排放量增加，不能达到节能环保要求。本文将从脱硫系统烟气SO2的吸收反应原理出发，
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——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%BMCR工况时的烟气量，其脱硫效率按不小于95%设计。石灰石——石膏湿法烟气脱硫，脱硫剂为石灰石与水配置的悬浮浆液，在吸收塔内烟气中的SO2与石灰石反应后生成亚硫酸钙，并就地强制氧化为石膏，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126℃，由增压风机升压后，送至烟气换热器与吸收塔出口的净烟气换热，原烟气温度降至约90℃，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SO2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43℃上升至约80℃后，通过烟囱排放至大气。
二、脱硫吸收塔内SO2的吸收过程
烟气中SO2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，烟气中气态的SO2、SO3等溶解并转变为相应的酸性化合物：
SO2 + H2O H2SO3
SO3 + H2O H2SO4
烟气中的SO2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HSO3-被烟气中的O2氧化成H2SO4。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CaCO3仅能中和部分已氧化的H2SO4和 H2SO3地锚机。在此区域内，浆液中的CaCO3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HSO3-浓度低，易产生CaSO3·1/2H
2O，随着浆液的下落，接触的SO2溶浓度越来越高，使浆液pH值下降较快，此时CaSO3·1/2H2O可转化成Ca（HSO）2。
2、氧化区内的反应过程：
感应门制作
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：
H+ + HSO3- +1/2O2 2H+ + SO42-
刮刀研磨机CaCO3+2H+ Ca2++ H2O+CO2
Ca2+ + SO42-+2H2O CaSO4·2H2O
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HSO3-几乎全部氧化成H+和SO42-，此氧化反应的最佳pH值约为4至4.5，氧化反应产生的H2SO4是强酸，能迅速中和浆液中剩余的CaCO3，生成溶解状态的CaSO4，随着CaSO4的不断生成，当Ca2+ 、SO42-浓度达到一定的过饱和度时，结晶析出CaSO4·2H2O即石膏。
当吸收塔内浆液缓慢通过氧化区时，浆液中过剩的CaCO3含量也逐渐减少，当浆液到达氧化区底部时，浆液中剩余的CaCO3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SO2，该区域发生的主要化学反应是：
CaCO3+2H+ Ca2++ H2O+CO2
液压阀芯Ca2+ + SO42-+2H2O CaSO4·2H2O
三、影响石灰石—石膏烟气湿法脱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。
等离子切割
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SO2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SO2的含量升高时，脱硫效率将下降。因为入口SO2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SO2的能力减弱。
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Al3+与烟气气体中带入的F-形成的络化物达到一定浓度时，会吸附在CaCO3固体颗粒的表面，“封闭”了CaCO3的活性，严重减缓了CaCO3的溶解速度，造成脱硫效率的降低。
2）烟气中的HCl。当烟气通过脱硫吸收塔时，烟气中的HCl几乎全部溶于吸收浆液中，因Cl-比SO42-的活性高（盐酸比硫酸酸性更强），更易与CaCO3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CaCO3的溶解速度，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SO32-，从而降低了SO2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SO2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SO2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SO2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CaCO3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HSO3-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）。
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CaCO3的含量，石灰石中CaCO3的含量若过低，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。其活性越好，吸收SO2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SO2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Ca2+也相对较高，影响了CaCO3的离解，同时也减小了烟气中SO2溶剂回收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。
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HCl溶于吸收浆液中，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Cl-的含量。Cl-主要以CaCl、MgCl、NaCl、KCl以及其它金属氯化物的形式存在。要除去循环浆液中的Cl-，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。
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