摘 要:石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝目前在電廠煙氣脫硫中已得到廣泛應用。伴隨著國家對環(huán)境保護的日益重視,有效地控制二氧化硫的污染已成為國家規(guī)劃的一部分。文章介紹了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中出口SO2污染的產生,SO2的工藝原理,分析運行中影響煙氣脫硫效率的因素從而有效的控制出口SO2。
關鍵詞:石灰石濕法脫硫;SO2;工藝原理;影響因素
我國是世界上煤炭生產和消費大國,燃燒中產生嚴重污染,我國排放的SO290%均來自燃煤。近年,我國采取了排污收費政策,但是SO2仍超標嚴重,對環(huán)境和生物體造成嚴重的危害。隨著人們環(huán)保意識的增強,SO2排放的控制勢在必行。
1 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝原理
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫采用石灰石CaCO3細粉經給料機、硝化機加工成石灰石漿液作為SO2吸收劑,通過煙氣與石灰石漿在脫硫塔中充分接觸,使煙氣中的SO2與石灰石漿液發(fā)生化學反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,在吸收塔底部攪拌器上部鼓入空氣,使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣,結晶分離得副產品石膏[1]。此過程主要分為四個步驟:
該技術的主要優(yōu)點是脫硫效率高,一般可達95%以上,鈣的利用率高,可達90%以上;煤種的適應性好,煙氣脫硫的過程在鍋爐尾部煙道以后是獨立的,對鍋爐燃燒的干擾性小,不會對鍋爐機組的熱效率、利用率產生影響。
2 影響出口SO2的主要因素
2.1 入口SO2濃度
入口SO2的濃度較低時,由于保證出口SO2的濃度,但是吸收速率低,脫硫塔出口SO2濃度與入口SO2濃度相比降幅不大,同時會導致塔內PH值升高,增加設備結垢的可能性,不利于運行,使脫硫系統(tǒng)的效率降低。
入口SO2的濃度較高時,SO2吸收率增加,但試著SO2的吸收,PH值下降,當降到一定程度時,就會抑制SO2的吸收,此時出口SO2的濃度難以控制。
因此,入塔SO2的濃度要控制在一個合理的范圍內。在實際操作中,一般要求入塔SO2濃度為500mg/m3-2000mg/m3。而入塔SO2濃度是由鍋爐專業(yè)爐內脫硫實現(xiàn)的,因此在實際操作運行中要與鍋爐協(xié)作,控制好入塔SO2濃度。
2.2 吸收塔漿液的PH值
煙氣脫硫系統(tǒng)漿液的PH值對SO2的吸收影響很大,一般新配制的漿液PH值約在8~9之間。隨著吸收進行,PH值迅速下降,當PH值低于6時,下降變得緩慢,當PH值小于4時,吸收幾乎不進行。
PH值高時,SO2的吸收速度加快,出口SO2含量顯著降低,隨著SO2的吸收,溶液pH降低,溶液中CaSO3的量增加,CaSO3的溶解度又使?jié){液的PH值上升,溶解度的變化使?jié){液中CaSO3析出并沉積在石灰石粒子的表面,形成一層外殼,使粒子表面鈍化。鈍化的外殼阻礙了CaSO3的繼續(xù)進行溶解,抑制了吸收反應的進行[2]。因此,漿液PH值應控制適當。采取石灰漿液時,PH值控制為5~6,采用石灰石漿液時,PH值控制為6~7。
2.3 脫硫塔漿液密度
煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石作為脫硫吸收劑。隨著煙氣與石灰石漿液的不斷反應,塔內漿液密度不斷升高,當密度大于1200Kg/m3時,漿液中CaCO3、CaSO4·2H2O的濃度已趨于飽和,抑制SO2的吸收,出口SO2增加,應及時脫石膏,降低漿液密度。當漿液密度小于1120Kg/m3時,CaSO4·2H2O的含量較低,CaCO3含量相對較高,此時雖有利于SO2的吸收,但是如果繼續(xù)脫石膏,將導致石膏中CaCO3含量增大,品質下降,造成石灰石的浪費。因此,脫硫塔漿液應控制在一定范圍內(1120Kg/m3-1200Kg/m3)。
2.4 入塔粉塵濃度[3]
煙氣要經過電袋除塵器,先除去大部分粉塵,才入塔脫硫。因為煙氣經過脫硫塔時,煙氣中的粉塵大部分留在漿液中,而粉塵在一定程度上阻擋了SO2與脫硫劑的接觸,降低了石灰石中鈣離子的溶解速率,同時粉塵中不斷溶解出的一些重金屬,如Hg、Mg、Cd、Zn等離子會抑制鈣離子和HSO3-反應。如果除灰、除塵設備故障,引起漿液中的粉塵、重金屬雜質過多,則會影響石灰石的溶解,導致漿液PH值降低,出口SO2增加。若出現(xiàn)上述情況,開啟真空皮帶機,連續(xù)排出漿液中的雜質,或者外排部分漿液,即可恢復正常。
2.5 石灰石品質
石灰石中的雜質對脫硫系統(tǒng)的性能產生重要的影響,常見的雜質中包括MgCO3,MgCO3一部分可以溶解,從而對脫硫過程產生重要的影響,MgCO3本身可以參與脫硫反應,適度的含量會增強漿液的吸收能力,含量高會阻礙CaCO3與SO2的反應,從而抑制CaCO3的溶解,導致脫硫效率降低。
2.6 煙氣中O2的濃度
煙氣中O2含量增加有利于SO2的吸收,但是并非煙氣中含氧量越高越好。含氧量很高時,則意味著系統(tǒng)漏風嚴重,入塔煙氣量增大,煙氣在塔內停留時間減少,導致脫硫效率降低。因此,含氧量也應當控制在適當范圍內。
2.7 入口煙氣溫度
入口煙氣溫度越低,越有利于SO2氣體溶于漿液,有利于生成亞硫酸鈣,即:低溫有利于吸收,高溫有利于溶解。通常,煙氣溫度冷卻到60℃左右進行吸收操作最為適宜,較高的吸收操作溫度.會使SO2的吸收效率降低。一般將塔入口煙溫控制在80℃左右,煙氣進入塔后進一步冷卻到60℃左右。因此,煙氣溫度應該控制在一定范圍內。
石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中出口SO2的控制,是一個復雜而多變的過程,應該進一步改進煙氣脫硫技術的現(xiàn)有工藝,開發(fā)新設備,探究新技術,開發(fā)性能優(yōu)越的吸附劑先進的脫硫吸收劑,增強吸收效果,提高脫硫效率,減少脫硫費用。只有正確把握各參數(shù)對出口SO2的影響規(guī)律,合理的加以運用,才能更好的控制住出口SO2,從而實現(xiàn)高效、綠色與環(huán)保的脫硫。
參考文獻
[1]蔣思國.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術及其應用[J].工程科技,2008,6.
[2]韓琪,李忠華.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的化學過程研究[J].電力環(huán)境保護,2002,18(1):1-3.
[3]中石化天津分公司熱電部2×410t/h鍋爐煙氣脫硫除塵一體化改造項目技術培訓手冊[J].中國航天空氣動力技術研究院,2003:14-17.
作者簡介:付寶慧(1988,10-),女,漢族,黑龍江省尚志市人,畢業(yè)于哈爾濱學院會計學專業(yè),助理工程師,主要從事煙氣脫硫方面工作。