1、一、原理一、原理 石灰石石灰石-石膏湿法脱硫的总反应，即从输石膏湿法脱硫的总反应，即从输入到产出可以表示为：入到产出可以表示为：)(22212242232gCOOHCaSOOHOCaCOSO 但实际上，该工艺是一个包含了多项反应、相互但实际上，该工艺是一个包含了多项反应、相互影响交叉的复杂的物理化学过程影响交叉的复杂的物理化学过程 。该过程大体可以。该过程大体可以分为分为 SO2吸收、石灰石的溶解、亚硫酸盐的氧化、吸收、石灰石的溶解、亚硫酸盐的氧化、石膏结晶四个步骤。石膏结晶四个步骤。1.SO2的吸收的吸收吸收反应的特点：吸收反应的特点：（1）吸收反应的程度与溶液的）吸收反应的程度与溶液的pH
2、值有关：值有关： pH2.0，被吸收的，被吸收的SO2大多以分子形式大多以分子形式的的 H2SO3存在于液相中；存在于液相中； pH=4.05.0， H2SO3主要以一级电离主要以一级电离的形式存在，解成的形式存在，解成HSO3- ； pH6.5时，液相中主要是二级电离形成时，液相中主要是二级电离形成的的SO32-。即只有当。即只有当 pH值较高时，二级值较高时，二级电离才会发生。电离才会发生。 运行中，吸收塔的运行中，吸收塔的pH值一般控制在值一般控制在5.06.0之间，所以进入水中的之间，所以进入水中的SO2主要主要以以HSO3-的形式存在。的形式存在。（2）反应是可逆的，为确保平衡持续向
3、右发）反应是可逆的，为确保平衡持续向右发展，使展，使SO2继续不断地进入溶液。可以采继续不断地进入溶液。可以采取两个措施取两个措施加入吸收剂加入吸收剂CaCO3消耗氢消耗氢离子，或再加入氧气使离子，或再加入氧气使SO32- 、 HSO3-离子氧化生成硫酸盐。离子氧化生成硫酸盐。)()(3222aqSOHOHgSO332)(HSOHaqSOH233SOHHSO（g 气相；aq 液相）吸收反应描述：吸收反应描述：气相进入液相，发生二级电离：气相进入液相，发生二级电离：2.石灰石的溶解与中和反应石灰石的溶解与中和反应反应的特点：反应的特点：（1）由化学过程（反应动力学过程）和物理过程（反应物从石灰石
4、粒子中迁）由化学过程（反应动力学过程）和物理过程（反应物从石灰石粒子中迁移出的扩散过程）决定。当移出的扩散过程）决定。当pH值在值在5.07.0之间时，这两种过程一样重要。之间时，这两种过程一样重要。（2）低）低pH值有利于值有利于CaCO3的溶解，当的溶解，当pH值在值在4.06.0之间时，石灰石的溶之间时，石灰石的溶解速率按近似线性的规律加快，直至解速率按近似线性的规律加快，直至pH=6.0为止为止 pHpH值对吸收反应、溶解与中和反应的作用趋势相反，在实际工程值对吸收反应、溶解与中和反应的作用趋势相反，在实际工程 应用中，应寻求两者的平衡点。应用中，应寻求两者的平衡点。OHaqCaCOO
5、HsCaCO2323)()()()(2223233gCOOHSOCaHSOHaqCaCO323HSOHSO反应描述：反应描述：石灰石必须先溶于水，之后才能与石灰石必须先溶于水，之后才能与SO2反应。反应。（s固态）（石灰石的加入使（石灰石的加入使pH提高，一级电离强）提高，一级电离强）3.亚硫酸盐的氧化亚硫酸盐的氧化反应的反应的特点：氧化反应与特点：氧化反应与pH值有关，值有关，pH=4.5时，氧化速率最大。时，氧化速率最大。 2442321SOHHSOOHSO反应描述：反应描述：氧化反应使氧化反应使HSO3- 转化成转化成SO42-，最终生成溶解度较小的，最终生成溶解度较小的CaSO4。 由
6、于脱硫系统实际运行中，浆由于脱硫系统实际运行中，浆液的液的pHpH值在值在5.0-6.05.0-6.0之间，为使之间，为使HSO3-HSO3-氧化成氧化成SO42-SO42-， 工艺上采取工艺上采取强制氧化的方式，即用氧化风机强制氧化的方式，即用氧化风机向吸收塔循环浆液槽中鼓入过量向吸收塔循环浆液槽中鼓入过量空气的方法促进氧化反应。空气的方法促进氧化反应。 另外，吸收剂、烟气引入的锰、另外，吸收剂、烟气引入的锰、铁、镁等金属离子具有催化作用，铁、镁等金属离子具有催化作用，可提高可提高HSO3-HSO3-的氧化速率。的氧化速率。4.石膏的结晶和析出石膏的结晶和析出 前两个副反应的发生是因为在实际
7、工程应用中，氧化程度的不前两个副反应的发生是因为在实际工程应用中，氧化程度的不同造成部分半水亚硫酸钙等沉淀物的产生，这是使设备结垢的原因同造成部分半水亚硫酸钙等沉淀物的产生，这是使设备结垢的原因之一。之一。 后两个副反应是由于烟气中的后两个副反应是由于烟气中的HClHCl、HF HF 导致的。导致的。HClHCl优先与石灰优先与石灰石中酸可溶性石中酸可溶性MgCO3MgCO3反应生成反应生成MgCl2MgCl2，如果有剩余的，如果有剩余的HClHCl，再与，再与CaCO3CaCO3反应生成溶于水的反应生成溶于水的CaCl2CaCl2，若不排放，若不排放，ClCl- -的浓度会越来越高，这会的浓
8、度会越来越高，这会对设备造成腐蚀，只有通过废水排放除去；而对设备造成腐蚀，只有通过废水排放除去；而F F- -则以溶解度很小的则以溶解度很小的CaF2CaF2存在，不会富集。存在，不会富集。)(22242242sOHCaSOOHSOCa)(2121232232sOHCaSOOHSOCa)(21)()(21)1 (2)(4)1(3224232sOHCaSOCaSOOHxSOSOxCaxx)(22223gCOOHCaClCaCOHCl)(22223gCOOHCaFCaCOHF反应描述：反应描述：生成石膏生成石膏CaSO42H2O,从溶液中析出，并释放出从溶液中析出，并释放出CO2。主反应：主反应：
9、副反应：副反应：back 除雾器层除雾器层喷淋层喷淋层浆池浆池吸收塔结构吸收塔结构吸收塔功能区划吸收塔功能区划吸收塔功能区划吸收塔功能区划（1）吸收区：充满喷淋浆液液滴的区域。喷淋层至浆）吸收区：充满喷淋浆液液滴的区域。喷淋层至浆液池液面；液池液面；（2）氧化区：过量氧气被喷入的区域。浆液池液面至）氧化区：过量氧气被喷入的区域。浆液池液面至氧化装置喷嘴下方约氧化装置喷嘴下方约300mm处；处；（3）中和区：新鲜浆液被注入的区域。一般包括整个）中和区：新鲜浆液被注入的区域。一般包括整个浆液池，尤其是氧化区的下面浆液池，尤其是氧化区的下面 。但若氧化空气喷入。但若氧化空气喷入浆液池的底部，而新鲜石
10、灰石浆液在循环泵的入口加浆液池的底部，而新鲜石灰石浆液在循环泵的入口加入，则循环泵入口到喷嘴之间的管道、泵体空间视为入，则循环泵入口到喷嘴之间的管道、泵体空间视为中和区。中和区。吸收区发生的反应吸收区发生的反应)()(3222aqSOHOHgSO332)(HSOHaqSOH 1) 吸收区吸收区发生的发生的主要主要反应为吸收反应为吸收：烟气中的烟气中的SO2溶入吸收液的过程几乎全部溶入吸收液的过程几乎全部发生在吸收区内。发生在吸收区内。吸收区发生的反应吸收区发生的反应 由于浆液和烟气在吸收区的接触时间仅数秒钟，且烟气中氧量较由于浆液和烟气在吸收区的接触时间仅数秒钟，且烟气中氧量较低，故仅有部分低
11、，故仅有部分HSO3-被烟气中的被烟气中的O2氧化成氧化成H2SO4，浆液中的，浆液中的CaCO3只有很少部分中和只有很少部分中和H2SO4、H2SO3。 又由于吸收区上部浆液的又由于吸收区上部浆液的pH值较高，其接触的烟气值较高，其接触的烟气SO2浓度已浓度已大为减少，此时容易生产大为减少，此时容易生产CaSO31/2H2O。 CaSO31/2H2O在下在下落过程中，接触的落过程中，接触的SO2浓度越来越高，还可能转化成浓度越来越高，还可能转化成Ca(HSO3)2，因此落入浆液中的物质成分很复杂。因此落入浆液中的物质成分很复杂。 （LSTM!)2) 吸收区发生的吸收区发生的部分部分反应反应为
12、氧化与中和：为氧化与中和：242322/1SOHOHSOH)()(2 )(22242324gCOsOHCaSOOHlCaCOSOH)()(2/ 1 3)(2222324gCOsOHCaSOOHlCaCOSOH氧化区发生的反应氧化区发生的反应 由于过量氧化空气被均匀喷入，将吸收区形成的由于过量氧化空气被均匀喷入，将吸收区形成的HSO3-几乎全部几乎全部氧化成氧化成H+和和SO42-（此反应的最佳（此反应的最佳pH值为值为44.5），氧化反应产生），氧化反应产生的的H2SO4是强酸，能迅速中和洗涤浆液中剩余的是强酸，能迅速中和洗涤浆液中剩余的CaCO3，生成溶解，生成溶解状态的状态的CaSO4，当
13、，当Ca2+和和SO42-浓度达到一定的过饱和度时，结晶浓度达到一定的过饱和度时，结晶析出二水硫酸钙即石膏固体副产物。析出二水硫酸钙即石膏固体副产物。 为保证石膏纯度，氧化区底部浆液中剩余的为保证石膏纯度，氧化区底部浆液中剩余的CaCO3最高含量是最高含量是一个重要的设计参数，也是运行时需监视的重要工艺变量之一。一个重要的设计参数，也是运行时需监视的重要工艺变量之一。2423221SOHOHSOH)()(2223gCOOHCaHaqCaCO)(22242242sOHCaSOOHSOCa中和区发生的反应中和区发生的反应)()(2223gCOOHCaHaqCaCO)(22242242sOHCaSO
14、OHSOCa 在中和区，注入的新鲜石灰石浆液，中和浆液中在中和区，注入的新鲜石灰石浆液，中和浆液中剩余的剩余的H+，提升浆液，提升浆液pH值，使浆液活化，在下一个值，使浆液活化，在下一个循环中重新吸收循环中重新吸收SO2。 结论结论1- 通过前面的讨论可知，除了通过前面的讨论可知，除了SO2的吸收和的吸收和电离几乎只在吸收区发生外，吸收区、氧化区和中和电离几乎只在吸收区发生外，吸收区、氧化区和中和区都会程度不一地发生氧化、中和反应和结晶所出。区都会程度不一地发生氧化、中和反应和结晶所出。由于浆液的一次吸收循环周期大致是数分钟，而浆液由于浆液的一次吸收循环周期大致是数分钟，而浆液在吸收区的停留时
15、间仅在吸收区的停留时间仅4s左右，因此大部化学反应发左右，因此大部化学反应发生在浆液池内（当新鲜浆液注入循环泵入口时，还有生在浆液池内（当新鲜浆液注入循环泵入口时，还有循环泵、循环泵入口到喷嘴之间的管道内也是主要的循环泵、循环泵入口到喷嘴之间的管道内也是主要的中和反应区）。中和反应区）。 另外在喷淋层之后的除雾器、烟道、另外在喷淋层之后的除雾器、烟道、GGH等也会发等也会发生部分反应。生部分反应。 小结小结小结 结论结论2-2-通过上面的分析可知，通过上面的分析可知，新鲜石灰石浆液的注新鲜石灰石浆液的注入位置对脱硫效率以及石膏质量都很有影响。一则入位置对脱硫效率以及石膏质量都很有影响。一则要要
16、注意注意避免将新鲜石灰石加入氧化区，以防止过多的避免将新鲜石灰石加入氧化区，以防止过多的CaCO3进入脱水系统而带入石膏副产品中，影响石膏进入脱水系统而带入石膏副产品中，影响石膏纯度和石灰石的利用率，而且有利于纯度和石灰石的利用率，而且有利于HSO3-氧化。因氧化。因为当存在过量为当存在过量CaCO3时，浆液时，浆液pH值升高，更容易生成值升高，更容易生成 CaSO31/2H2O，溶解氧要氧化，溶解氧要氧化CaSO31/2H2O是是很困难的，除非有足够多的很困难的，除非有足够多的H+使其重新溶解成使其重新溶解成HSO3- 。二则补充的新鲜石灰石浆液尽量靠近或直接进入吸收二则补充的新鲜石灰石浆液
17、尽量靠近或直接进入吸收区，有利浆液吸收区，有利浆液吸收SO2，避免浆液，避免浆液pH值过快下降。吸值过快下降。吸收区内高气收区内高气-液接触表面积，也有利于提高石灰石的溶液接触表面积，也有利于提高石灰石的溶解速度。解速度。四、影响石灰石四、影响石灰石-石膏湿法烟气石膏湿法烟气脱硫效率的主要因素脱硫效率的主要因素 设计因素设计因素入口烟气因素入口烟气因素 吸收剂因素吸收剂因素 运行因素运行因素 其他因素其他因素液气比液气比烟气流速烟气流速浆液停留时间浆液停留时间气流均匀性气流均匀性喷淋层设计喷淋层设计（喷嘴选择与（喷嘴选择与布置）布置）烟气量烟气量入口入口SO2浓度浓度烟气温度烟气温度含尘量含尘
18、量O2、Cl含量含量石灰石活性石灰石活性添加剂添加剂工艺水质工艺水质吸收浆液吸收浆液pH值值吸收浆液浓度吸收浆液浓度氧化程度氧化程度钙硫比钙硫比Ca/S循环泵投运台数循环泵投运台数（运行液气比）（运行液气比）废水排放量废水排放量仪表仪表挡板门泄露挡板门泄露GGH泄漏等泄漏等 1. 液气比液气比影响：影响： 见右图。液气比见右图。液气比L/G对对FGD系系统的技术性能和经济性具有重要影统的技术性能和经济性具有重要影响，是必须合理选择的重要参数。响，是必须合理选择的重要参数。 定义：与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量，通常定义：与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量，通常以洗涤以洗
19、涤1m3（标准状态）湿烟气所需的循环浆液的升数来表示，单位（标准状态）湿烟气所需的循环浆液的升数来表示，单位L/Nm3，即：，即： 吸收塔循环吸收浆液的体积流量，L/h；吸收塔出口烟气的体积流量（与DL/T986-2005标准的规定不符。该标准要求用“吸收塔入口标准状态湿烟气的体积流量”），m3/h。gLQQGL/LQgQ2.烟气流速烟气流速 影响影响在其它参数不变的情况下，提高塔内烟气流速，会引在其它参数不变的情况下，提高塔内烟气流速，会引起：起：（1 1）提高气液两相的湍动，降低烟气与液滴间的膜厚度，因而）提高气液两相的湍动，降低烟气与液滴间的膜厚度，因而提高了传质效果；提高了传质效果；（
20、2 2）喷淋液滴的下降速度降低，单位体积内持液量增大，增大）喷淋液滴的下降速度降低，单位体积内持液量增大，增大了传质面积，可增加脱硫效率。但是烟气流速增加又会使气了传质面积，可增加脱硫效率。但是烟气流速增加又会使气液接触时间缩短，脱硫效率可能下降。液接触时间缩短，脱硫效率可能下降。（3 3）减少吸收塔的塔径及体积，对降低造价有益。）减少吸收塔的塔径及体积，对降低造价有益。（4 4）使吸收塔内的压力损失增大，增加了增压风机能耗；）使吸收塔内的压力损失增大，增加了增压风机能耗；（5 5）使净烟气携带石膏浆液滴增加，影响吸收塔除雾器的性能。）使净烟气携带石膏浆液滴增加，影响吸收塔除雾器的性能。 因此
21、，从脱硫效率的角度来讲，吸收塔内烟气流速有一最因此，从脱硫效率的角度来讲，吸收塔内烟气流速有一最佳值，目前喷淋空塔内烟气流速一般控制在佳值，目前喷淋空塔内烟气流速一般控制在3.5 - 4.5m/s3.5 - 4.5m/s，无旁路要再低些。无旁路要再低些。3.浆液停留时间浆液停留时间影响影响延长浆液在反应池内停留时间，产生以下影响：延长浆液在反应池内停留时间，产生以下影响：（1）保证充分的石灰石溶解时间；）保证充分的石灰石溶解时间；（2）有助于浆液中石灰石与）有助于浆液中石灰石与SO2完全反应，提高脱硫效率；完全反应，提高脱硫效率； （3）使反应生成物）使反应生成物CaSO3有足够的时间完全氧化
22、成有足够的时间完全氧化成CaSO4，有利，有利于石膏晶体长大，形成高品质的粗粒状（而非片状和针状）、晶于石膏晶体长大，形成高品质的粗粒状（而非片状和针状）、晶粒度均匀、纯度高的优质脱硫石膏粒度均匀、纯度高的优质脱硫石膏 ；（4）导致反应池的容积增大、氧化空气量和搅拌机的容量增大，）导致反应池的容积增大、氧化空气量和搅拌机的容量增大，土建和设备费用以及运行成本增加。土建和设备费用以及运行成本增加。 因此，权衡各因素，目前典型设计的浆液循环停留时间因此，权衡各因素，目前典型设计的浆液循环停留时间C（浆（浆池容积与循环泵总流量之比）一般为池容积与循环泵总流量之比）一般为3.58min，浆液在吸收塔，
23、浆液在吸收塔中的停留时间中的停留时间t（浆池容积与石膏排出泵流量之比）通常不低于（浆池容积与石膏排出泵流量之比）通常不低于15h。4.喷淋层的设计喷淋层的设计 喷淋层的设计包括喷嘴选型、喷嘴布置（每层的喷淋层的设计包括喷嘴选型、喷嘴布置（每层的个数、层间距等因素）个数、层间距等因素） 。 喷嘴选型喷嘴选型流量、喷雾角、喷雾雾滴粒径分布。流量、喷雾角、喷雾雾滴粒径分布。在满足喷嘴流量条件下，优先选择进口工作压力低的在满足喷嘴流量条件下，优先选择进口工作压力低的喷嘴，喷嘴，减少循环泵的能耗。减少循环泵的能耗。 喷嘴布置喷嘴布置覆盖率、均匀度。覆盖率、均匀度。使喷嘴覆盖合理使喷嘴覆盖合理和喷嘴均匀度
24、高，这样才能达到系统设计要求，使脱和喷嘴均匀度高，这样才能达到系统设计要求，使脱硫系统达到高脱硫率。硫系统达到高脱硫率。5.气流均匀性设计气流均匀性设计 气流均匀性与喷淋层设计是相辅相成的，均匀的雾滴气流均匀性与喷淋层设计是相辅相成的，均匀的雾滴分布只有在气流分布均匀的情况下才能发挥作用。分布只有在气流分布均匀的情况下才能发挥作用。利用利用CFD软件设计软件设计例一例一例二例二例三例三6.入口烟气条件入口烟气条件 （1）入口烟气量的影响：）入口烟气量的影响： 当进入脱硫系统的烟气量当进入脱硫系统的烟气量增加时，增加时，其他条件不变，其他条件不变，意味意味着着L/G的减小，脱硫效率自然的减小，脱
25、硫效率自然随之减小；右图是脱硫效率与随之减小；右图是脱硫效率与烟气量的关系示意。此外当烟烟气量的关系示意。此外当烟气量超过设计点气量超过设计点S后，而氧化后，而氧化空气量受氧化风机额定出力所空气量受氧化风机额定出力所限不能再增加时，脱硫效率将限不能再增加时，脱硫效率将延虚线急剧下降，在这种情况延虚线急剧下降，在这种情况下，对脱硫效率的影响迭加了下，对脱硫效率的影响迭加了氧化过程的影响。对于一个已氧化过程的影响。对于一个已建好的脱硫系统，如果实际烟建好的脱硫系统，如果实际烟气量超出设计范围，脱硫效率气量超出设计范围，脱硫效率便难以保证了。便难以保证了。 脱硫效率与烟气量的关系（2）烟气中）烟气中
26、SO2浓度的影响浓度的影响SO2浓度升高，应该增加石浓度升高，应该增加石灰石投加量，否则，效率将灰石投加量，否则，效率将降低。另外当降低。另外当SO2浓度增加浓度增加而氧化空气不足时，将会出而氧化空气不足时，将会出现石灰石现石灰石“亚硫酸盐致盲亚硫酸盐致盲”现象，而使脱硫效率大幅度现象，而使脱硫效率大幅度下降以至于脱硫系统不能正下降以至于脱硫系统不能正常运行。常运行。右图是某吸收塔中其他条件右图是某吸收塔中其他条件不变。脱硫效率与不变。脱硫效率与SO2浓度浓度的关系。的关系。（3）入口烟气温度的影响）入口烟气温度的影响 脱硫反应是放热反应，温度升高不利于脱除脱硫反应是放热反应，温度升高不利于脱
27、除SO2化学反应的化学反应的进行，故吸收塔进口烟气温度较低时，脱硫效率增加，如图所示。进行，故吸收塔进口烟气温度较低时，脱硫效率增加，如图所示。典型的脱硫系统布置用典型的脱硫系统布置用GGH降低烟温，或在进吸收塔前布置预降低烟温，或在进吸收塔前布置预喷水，其根据即如此。喷水，其根据即如此。（4）入口烟气含尘浓度的影响）入口烟气含尘浓度的影响 锅炉烟气经过吸收塔洗涤后，烟气中约锅炉烟气经过吸收塔洗涤后，烟气中约75%的飞灰留在浆液中，的飞灰留在浆液中，其中的其中的F-、Cl-、Hg、Mg、Cd、Zn对系统的将产生以下影响：对系统的将产生以下影响： 1）飞灰中的）飞灰中的F-、Cl-导致导致 -浆
28、液浆液pH值降低，在一定程度上阻碍石灰石消溶，脱硫效率下降；值降低，在一定程度上阻碍石灰石消溶，脱硫效率下降； -引起腐蚀；引起腐蚀； -严重时出现严重时出现“石灰石屏蔽现象石灰石屏蔽现象” 。Cl会与浆液中的一些金属离会与浆液中的一些金属离子如子如Al3+等形成络合物，这些络合物会将等形成络合物，这些络合物会将CaCO3颗粒或颗粒或Ca2+包裹起包裹起来，使其化学活性严重降低，最终导致吸收塔浆液中的碳酸钙过剩，来，使其化学活性严重降低，最终导致吸收塔浆液中的碳酸钙过剩，但但pH值却无法上升的值却无法上升的“石灰石屏蔽现象石灰石屏蔽现象”。 2）飞灰中溶出的一些重金属如）飞灰中溶出的一些重金属
29、如Hg、Mg、Cd、Zn等离子会抑制等离子会抑制Ca2+与与HSO3-的反应，进而影响脱硫效果。的反应，进而影响脱硫效果。 3）飞灰还会降低副产品石膏的白度和纯度，增加脱水系统管路堵）飞灰还会降低副产品石膏的白度和纯度，增加脱水系统管路堵塞、结垢的可能性。塞、结垢的可能性。（6）烟气中含油的影响）烟气中含油的影响 投油枪助燃将有未燃尽的油污将烟气进投油枪助燃将有未燃尽的油污将烟气进入吸收塔，有时甚至投油后还要停止部分入吸收塔，有时甚至投油后还要停止部分电除尘运行，这就使大量的油污和粉尘进电除尘运行，这就使大量的油污和粉尘进入吸收塔浆液中，这些物质都将影响石灰入吸收塔浆液中，这些物质都将影响石灰
30、石的活性、阻碍脱硫化学反应的进行，使石的活性、阻碍脱硫化学反应的进行，使得浆液的得浆液的pH值维持不住，脱硫率也随之下值维持不住，脱硫率也随之下降。降。 7.石灰石的影响石灰石的影响 吸收剂石灰石的活性直接影响脱硫过吸收剂石灰石的活性直接影响脱硫过程中程中SO2的溶解、吸收和氧化反应，对脱的溶解、吸收和氧化反应，对脱硫率的影响很大。是影响脱硫效率的关键硫率的影响很大。是影响脱硫效率的关键因素之一。因素之一。 （1）石灰石成分的影响）石灰石成分的影响 天然石灰石中的一些附属成分天然石灰石中的一些附属成分氟氟化物（如氟化铝）、氯化物对石灰石的溶化物（如氟化铝）、氯化物对石灰石的溶解有抑制作用。解有
31、抑制作用。 （2）石灰石颗粒粒度的影响）石灰石颗粒粒度的影响 浆液颗粒粒度越小，比表面积越大，在浆液颗粒粒度越小，比表面积越大，在液相中的溶解及反应将更快、更充分，利用率液相中的溶解及反应将更快、更充分，利用率和脱硫效率将更高。但为获得更小的石灰石浆和脱硫效率将更高。但为获得更小的石灰石浆液固体颗粒，将会大大造成研磨系统功耗和设液固体颗粒，将会大大造成研磨系统功耗和设备投资增加。备投资增加。 综合考虑对石灰石的要求如下：综合考虑对石灰石的要求如下： -石灰石中杂质少，石灰石中杂质少， CaCO3含量含量90； -形成地质年代较晚，易于碾磨；形成地质年代较晚，易于碾磨； -石灰石粉粒径在石灰石粉
32、粒径在325目（目（44m）左右。）左右。8.工艺水水质工艺水水质 脱硫系统工艺水的水质对脱硫系统脱硫系统工艺水的水质对脱硫系统的运行性能也有一定程度的影响，例如的运行性能也有一定程度的影响，例如其中的其中的Cl-、F-等离子及悬浮物等杂质等离子及悬浮物等杂质进入吸收塔后都会对脱硫率不利；进入吸收塔后都会对脱硫率不利； 滤布、滤饼的冲洗水水质不好影响滤布、滤饼的冲洗水水质不好影响产品质量。产品质量。9.吸收塔浆液吸收塔浆液pH值值 浆液浆液pH值升高将产生以下影响：值升高将产生以下影响： 1）有利于）有利于SO2的吸收。的吸收。 机理机理: pH值升高使液相传质系数增大，进而使值升高使液相传质
33、系数增大，进而使SO2的吸收速率的吸收速率增大；（当增大；（当pH值降到值降到4.0以下时，浆液几乎不再吸收以下时，浆液几乎不再吸收SO2）；）； 2）不利于石灰石的溶解）不利于石灰石的溶解 机理：机理： pH值的升高，值的升高，CaSO31/2H2O的溶解度显著下降，的溶解度显著下降，CaSO31/2H2O析出并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使析出并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使石灰石颗粒表在钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续溶解，抑制石灰石颗粒表在钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续溶解，抑制了吸收反应的进行，导致脱硫效率和石灰石利用率下降。了吸收反应的进行，导致脱硫效率和石灰
34、石利用率下降。 3）易导致结垢）易导致结垢 机理：由于在机理：由于在pH值较高（大于值较高（大于6.2）的情况下脱硫产物主要）的情况下脱硫产物主要是是CaSO31/2H2O，其溶解度很低，极易达到饱和而结晶在塔壁和，其溶解度很低，极易达到饱和而结晶在塔壁和部件表面上，形成很厚的垢层，造成系统严重结垢。部件表面上，形成很厚的垢层，造成系统严重结垢。 4）有利于）有利于CaSO42H2O的溶解，但其溶解度增加的幅度较小。的溶解，但其溶解度增加的幅度较小。关于pH值的小结 结论结论1-浆液浆液pH值不仅影响值不仅影响SO2的吸收，而且影响石的吸收，而且影响石灰石、灰石、CaSO31/2H2O和和Ca
35、SO42H2O的溶解度。的溶解度。 结论结论2- pH值是石灰石湿法脱硫系统的重要运行参值是石灰石湿法脱硫系统的重要运行参数。实际的吸收塔浆液数。实际的吸收塔浆液pH值通常选择在值通常选择在5.06.0之间，之间，在此范围内，脱硫效率一般随在此范围内，脱硫效率一般随pH值增加而增大，如图值增加而增大，如图所示。所示。 结论结论3- 保证合适的保证合适的pH值对烟气脱值对烟气脱硫反应至关重要。其硫反应至关重要。其控制是通过控制控制是通过控制石灰石浆液流量来调整的（石灰石浆液流量来调整的（新鲜石灰新鲜石灰石浆液的石浆液的pH值通常为值通常为89）。）。 10.吸收塔浆液过饱和度吸收塔浆液过饱和度
36、吸收塔浆液存在三种可以结晶的物质吸收塔浆液存在三种可以结晶的物质石膏、石膏、 CaSO3和和CaSO4，石膏是产品，故只希望石膏能够，石膏是产品，故只希望石膏能够最大限度地结晶出来，为此，需要：最大限度地结晶出来，为此，需要： （1）保持适当的石膏过饱和度，过低或过高都不）保持适当的石膏过饱和度，过低或过高都不好。好。 石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度，当超过某石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度，当超过某一相对饱和度值后，石膏晶体就会在悬浊液内已经存一相对饱和度值后，石膏晶体就会在悬浊液内已经存在的石膏晶体上生长。但当相对饱和度达到某一更高在的石膏晶体上生长。但当相对饱和度达到某一更高值时，石膏
37、晶体会在其他物质表面上生长，导致结垢。值时，石膏晶体会在其他物质表面上生长，导致结垢。此外，晶体还会覆盖那些还未及反应的石灰石颗粒表此外，晶体还会覆盖那些还未及反应的石灰石颗粒表面，造成石灰石利用率和脱硫效率下降。正常运行的面，造成石灰石利用率和脱硫效率下降。正常运行的脱硫系统过饱和度一般应控制在脱硫系统过饱和度一般应控制在120%130%。 （2）降低）降低CaSO3和和CaSO4在溶液中的浓度，以防在溶液中的浓度，以防止结垢。止结垢。 降低的方法：降低的方法： 1）加石膏晶种以降低）加石膏晶种以降低CaSO4 的浓度。利用溶解的浓度。利用溶解的盐类在同一盐的晶体上结晶比在异类粒子上结晶要的
38、盐类在同一盐的晶体上结晶比在异类粒子上结晶要快得多的这一特性，在循环母液中添加快得多的这一特性，在循环母液中添加CaSO42H2O作为晶种，使作为晶种，使CaSO4过饱和度降低至正常浓度，可以过饱和度降低至正常浓度，可以减少因减少因CaSO4而引起的结垢。而引起的结垢。 2）强制氧化以降低）强制氧化以降低CaSO3 的浓度。的浓度。 CaSO3晶晶种的作用较小，所以主要通过强制氧化将种的作用较小，所以主要通过强制氧化将CaSO3氧化氧化成成CaSO4，从而不致干扰，从而不致干扰CaSO42H2O结晶。结晶。 CaSO3和和CaSO4溶解度随温度变化不大，所以溶解度随温度变化不大，所以很难用降温
39、的办法使两者从溶液中结晶出来。很难用降温的办法使两者从溶液中结晶出来。12.浆液循环量浆液循环量 浆液循环的作用：石灰石浆液喷淋下来与烟气一浆液循环的作用：石灰石浆液喷淋下来与烟气一次接触显然不能使吸收反应完全彻底，需要不断地次接触显然不能使吸收反应完全彻底，需要不断地循环以提高石灰石的利用率，此外，增加浆液循环循环以提高石灰石的利用率，此外，增加浆液循环量，将促进混合液中的量，将促进混合液中的HSO3-氧化成氧化成SO42-，有，有利于石膏的形成。利于石膏的形成。 循环量的调整：通过启停循环泵的数量。其实质循环量的调整：通过启停循环泵的数量。其实质是增大或减小是增大或减小L/G。过高的浆液循
40、环量将导致初投。过高的浆液循环量将导致初投资和运行费用增加。在实际运行时应该根据接收的资和运行费用增加。在实际运行时应该根据接收的烟气量和烟气量和SO2浓度进行调整，在确保脱硫效率的同浓度进行调整，在确保脱硫效率的同时，经济、有效地使用不同的循环泵组合方式。时，经济、有效地使用不同的循环泵组合方式。13.吸收塔内的浆液密度吸收塔内的浆液密度 浆液密度是运行中另外一个需要严格控制的参数。浆液密度是运行中另外一个需要严格控制的参数。 （1）浆液密度的影响：）浆液密度的影响： 吸收塔浆液密度高，意味着混合浆液中吸收塔浆液密度高，意味着混合浆液中CaSO42H2O、 CaCO3的浓度趋于饱和，应为的浓
41、度趋于饱和，应为CaSO42H2O对对SO2的吸收有抑的吸收有抑制作用，脱硫率会有所下降；制作用，脱硫率会有所下降； 吸收塔的浆液密度过低，说明浆液中吸收塔的浆液密度过低，说明浆液中CaSO42H2O的含量较的含量较低，低，CaCO3的相对含量高，此时如果排出吸收塔，将导致石膏的相对含量高，此时如果排出吸收塔，将导致石膏中中CaCO3含量增高，品质降低，而且浪费了脱硫剂石灰石。含量增高，品质降低，而且浪费了脱硫剂石灰石。 （2）浆液密度的控制指标：）浆液密度的控制指标： 对于石灰石湿法脱硫系统，典型的吸收塔浆液浓度一般在对于石灰石湿法脱硫系统，典型的吸收塔浆液浓度一般在10wt%20wt%，个
42、别的高达，个别的高达30wt%，相应的浆液密度在，相应的浆液密度在10601127kg/m3。 （3）浆液密度的控制方法：）浆液密度的控制方法： 投运投运/停止真空皮带脱水机的运行。停止真空皮带脱水机的运行。14.钙硫比钙硫比Ca/S定义：钙硫比定义：钙硫比(Ca/S)又称吸收剂耗量比或化学计量又称吸收剂耗量比或化学计量比，为每脱除比，为每脱除1mol SO2所需加入的吸收剂所需加入的吸收剂CaCO3的摩尔数。的摩尔数。 根据总反应式，理论上根据总反应式，理论上Ca/S=1)(22212242232gCOOHCaSOOHOCaCOSO影响：影响：Ca/S体现为体现为pH值，注入吸收塔内吸收剂的
43、值，注入吸收塔内吸收剂的量相应增大，引起浆液量相应增大，引起浆液pH值上升，反之，值上升，反之， pH值下值下降，所以其影响趋势与降，所以其影响趋势与pH值相同。值相同。15. 氧化风量氧化风量 这里指的是强制氧化风的风量。向吸收塔的氧化区这里指的是强制氧化风的风量。向吸收塔的氧化区内喷入空气，促使可溶性亚硫酸盐氧化成硫酸盐，发生内喷入空气，促使可溶性亚硫酸盐氧化成硫酸盐，发生的是强制氧化。少部分的是强制氧化。少部分SO2在吸收区内被烟气中的氧气在吸收区内被烟气中的氧气氧化发生的是自然氧化。保持吸收塔浆液内充足的反应氧化发生的是自然氧化。保持吸收塔浆液内充足的反应氧量，不但是提高脱硫效率的需要
44、，也是有效防止吸收氧量，不但是提高脱硫效率的需要，也是有效防止吸收塔和石膏浆液管路塔和石膏浆液管路CaSO3垢物形成的关键所在。垢物形成的关键所在。 合理的氧化风量可以通过反应平衡方程计算，即：合理的氧化风量可以通过反应平衡方程计算，即： CaSO3+1/2 O2= CaSO4 由浆液中由浆液中CaSO3的含量即可确定氧化风量。的含量即可确定氧化风量。15.废水排放量废水排放量 增大废水排放量可在一定程度上提高脱硫系统的运行效果，但不利于节水，故排水量受是控制效率和运行费的双重影响。 脱硫系统中脱硫系统中SO2的脱除率，的脱除率，%；C SO2,in折算到标准状态、规定的过量空气系数下折算到标
45、准状态、规定的过量空气系数下脱硫系统进口干原烟气中脱硫系统进口干原烟气中SO2的浓度，的浓度，mg/m3； C SO2,out折算到标准状态、规定的过量空气系数折算到标准状态、规定的过量空气系数下脱硫系统出口的净烟气中下脱硫系统出口的净烟气中SO2的浓度，的浓度，mg/m3。 %100,2222inSOoutSOinSOSOCCC脱硫效率定义脱硫效率定义：2SO附附1 标态下换算成过量空气系数标态下换算成过量空气系数 下的浓度按下列公下的浓度按下列公式计算：式计算： Cx 折算后烟气成分的排放浓度，折算后烟气成分的排放浓度，mg/m3； Cx *实测烟气成分的排放浓度，实测烟气成分的排放浓度，mg/m3； * 实测的过量空气系数；实测的过量空气系数； 规定的过量空气折算系数，对燃煤锅炉，规定的过量空气折算系数，对燃煤锅炉，=1.4（对（对应应6.0%O2）；对燃油锅炉，）；对燃油锅炉，=1.2（对应（对应3.5%O2）；对燃气轮）；对燃气轮机组机组=3.5（对应（对应15.0%O2）；）； * *与实测的与实测的O2（%）的关系为：）的关系为：)/(*xxCC2*2121O附附2
