婁敏虹

（南京龍源環(huán)保有限公司，江蘇 南京 210012）

石灰石—石膏法單塔雙循環(huán)煙氣脫硫pH值控制設(shè)計及優(yōu)化

婁敏虹

（南京龍源環(huán)保有限公司，江蘇 南京 210012）

SO2為燃煤電廠主要廢氣，如果不采取任何措施對其進行處理，將會造成嚴重的大氣污染，產(chǎn)生酸雨污染環(huán)境。在技術(shù)水平不斷提高的背景下，生產(chǎn)過程中除了要保證較高的效率外，還需要在提高資源利用率的同時，減少對環(huán)境的污染。本文主要對石灰石—石膏法單塔雙循環(huán)煙氣脫硫技術(shù)進行分析，以其對工藝過程中pH值進行控制，將煙氣內(nèi)SO2含量控制在允許范圍內(nèi)，嚴格落實SO2排放標準。

石灰石—石膏法；單塔雙循環(huán)；脫硫；pH值

現(xiàn)在煙氣脫硫方法日益增多，其中石灰石—石膏法應用比較廣泛，并且就應用效果來看，技術(shù)已經(jīng)相對成熟，取得了較好的效果?；谝酝鶓媒?jīng)驗，對石灰石—石膏法單塔雙循環(huán)煙氣脫硫技術(shù)原理進行分析，確定各影響因素，提高煙氣脫硫pH值控制效果，對技術(shù)存在的缺陷進行優(yōu)化，提高整個工藝實施過程控制效率。

1 石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)原理

應用石灰石—石膏法來進行煙氣脫硫處理，即將石灰石作為脫硫吸收劑，石灰石研磨成粉狀，與水混合將其制作成吸收漿液。將漿液置于吸收塔內(nèi)，通入待處理煙氣后，含有的SO2便會與漿液內(nèi)的CaCO3以及鼓入的氧氣進行反應，生成石膏的同時將SO2去除。經(jīng)過反應后的石膏漿液從吸收塔內(nèi)排出，然后對其進行脫水處理后進行回收再利用。而經(jīng)過脫硫處理后的煙氣，經(jīng)過除霧器去水處理后由煙囪排向環(huán)境中，將SO2的排放控制在50mg/Nm3的排放限值內(nèi)，減少大氣污染。

為保證脫硫高效，一般可以從吸收塔下側(cè)將煙氣通入，保證可以與漿液進行充分接觸，提高CaCO3與SO2、H2O反應效率，生成CO2、CaSO3·1/2H2O，同時落入吸收塔漿液池的CaSO3·1/2H2O將會與H2O、O2產(chǎn)生氧化反應，生成石膏。反應過程為：

2CaCO3+H2O+2SO2=2CaSO3·1/2H2O+2CO2

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O

石灰石—石膏法單塔雙循環(huán)工藝流程中煙氣通過吸收塔實現(xiàn)兩次SO2脫除過程，經(jīng)過了兩級漿液循環(huán)（圖1）。一座吸收塔配置一座塔外漿池(AFT漿池)設(shè)計。煙氣進入吸收塔，其首先與吸收塔內(nèi)噴淋的一級石灰石循環(huán)漿液逆向接觸，吸收煙氣中的部分SO2；煙氣接著上升充分與來自塔外漿池的二級噴淋漿液接觸，吸收煙氣中剩余部分的SO2。一級循環(huán)保證優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果和石灰石漿液的充分溶解及充足的石膏結(jié)晶時間；二級循環(huán)保證SO2最終的脫除效率。

圖1 石灰石-石膏法單塔雙循環(huán)工藝吸收塔系統(tǒng)流程

2 煙氣脫硫pH值控制要點

2.1 煙氣脫硫pH值

對石灰石—石膏法煙氣脫硫pH值進行控制，關(guān)鍵就是控制循環(huán)漿液在吸收完SO2后，與新鮮石灰石漿液進行混合后漿液的pH值大小。就總結(jié)經(jīng)驗分析，pH越大SO2吸收率越高，脫硫效果更明顯，但是所需動力支持更多，煙氣出口溫度越低。但是當pH達到一定值后，脫硫效果將不再提升。一般在實際生產(chǎn)中，不建議為提高煙氣脫硫效果提高pH值，以免結(jié)垢后堵塞設(shè)備，影響脫硫劑利用效率，并且還會降低石膏品質(zhì)，無法達到回收水平。而降低pH值，同時提高反應塔內(nèi)的氧氣濃度，可以促使亞硫酸鈣發(fā)生氧化。但同時需避免pH值過小，會使SO2的吸收受到抑制，將影響脫硫效率。因此需要合理控制pH值。

2.2 pH值影響因素

（1）SO2濃度。通入吸收塔煙氣所含SO2的濃度，會對反應后漿液pH大小產(chǎn)生影響，即便通入的煙氣含量不變，但是隨著鍋爐燃煤含硫量的變化，也會造成煙氣內(nèi)SO2含量的變動。

（2）煙氣量。通入反應塔內(nèi)煙氣含量高低，是影響漿液pH值的關(guān)鍵因素。假如不改變吸收塔所通入的石灰石漿液流量大小，通入的煙氣含量越多，對漿液pH值產(chǎn)生的影響越大，pH值越小，相反則越大。在實際生產(chǎn)中，火電廠鍋爐生產(chǎn)負荷不斷變化，導致吸收塔內(nèi)通入的煙氣含量大小不定?；诖颂攸c，在對石灰石—石膏脫硫反應系統(tǒng)漿液pH值進行控制時，就需要做好對煙氣量這一變化要素的控制。

（3）漿液輸入。對于石灰石漿液的選擇，可以根據(jù)實際需求來對其流量、密度等參數(shù)進行調(diào)整，為提高對漿液pH值的控制效率，應根據(jù)鍋爐煙氣量、煙氣SO2濃度以及實際所測循環(huán)漿液pH值進行調(diào)整。并且對于石灰石漿液的各項參數(shù)完全可測，將吸收塔內(nèi)石灰石漿液pH值作為控制對象，靈活調(diào)整脫硫系統(tǒng)內(nèi)石灰石漿液流量大小，保證可以將漿液pH值控制在脫硫效率最高狀態(tài)。

2.3 pH值控制

（1）加藥閉環(huán)控制。通過此種控制方式來對通入吸收塔的石灰石漿液流量進行調(diào)整，利用酸堿中和反應對漿液pH值進行控制，為煙氣與漿液反應提供一個最佳的酸堿狀態(tài)，提高煙氣脫硫效率。關(guān)鍵是要保證能夠向吸收塔穩(wěn)定提供足量的石灰石漿液來滿足與煙氣的反應，對脫硫前煙氣量以及所含SO2含量進行測定，確定進入脫硫系統(tǒng)內(nèi)的SO2總量，并以此為依據(jù)計算得到脫硫反應所需石灰石漿液流量，將結(jié)果作為可變指令，結(jié)合所測pH值與換算因子進行調(diào)整。根據(jù)石灰石漿液濃度來確定石灰石流量，作為實際值通入到脫硫反應系統(tǒng)內(nèi)，與設(shè)定值進行對比。在此過程中，控制參數(shù)可以作為設(shè)定值校正調(diào)整的依據(jù)，保證吸收塔內(nèi)石灰石漿液流量在系統(tǒng)設(shè)計符合內(nèi)，提高煙氣與漿液反應效率，最后生成石膏（圖2）。

（2）優(yōu)化控制參數(shù)。單塔雙循環(huán)煙氣脫硫控制系統(tǒng)煙氣經(jīng)過一級循環(huán)及二級循環(huán)兩個不同的循環(huán)過程和石灰石反應，可以對煙氣內(nèi)SO2進行吸收凈化，最終得到石膏還可以回收。在煙氣進行物理與化學反應過程中，固體濃、類型以及pH值會發(fā)生一定變化?？偨Y(jié)以往經(jīng)驗，在一級循環(huán)階段，pH為4．5～5．3之間；二級循環(huán)階段，pH值為5．8～6．4之間。吸收塔內(nèi)被鼓入氧氣可產(chǎn)生反應，尤其是較低的pH值條件下，氧化反應效率高。一級循環(huán)階段中pH值處于4．5～5．3之間，為吸收劑完全溶解以及石膏充分氧化提供了有利條件，還提高了石膏脫水效率，最終可得到優(yōu)質(zhì)的石膏副產(chǎn)物，同時還可以降低氧化反應所需動力。在二級循環(huán)階段，通過鼓入氧化空氣可以避免結(jié)垢，此階段pH值較高＞6，可保持較高的脫硫效率，且液氣比比較低，可減少循環(huán)泵的能耗。兩個循環(huán)階段可以實現(xiàn)獨立控制，石灰石漿液依次進入到二級循環(huán)與一級循環(huán)，延長石灰石漿液在吸收塔內(nèi)的停留時間。尤其是一級循環(huán)中，pH值較低，可以提高顆粒溶解效率，面對較大粒徑以及品質(zhì)稍差的石灰石時，研磨所需的電能損耗較低，具有更大的應用優(yōu)勢。

圖2

3 工程實例

廣州恒運熱電（D）廠責任公司#8、#9煙氣脫硫改造工程是國內(nèi)第一臺投運石灰石-石膏法單塔雙循環(huán)工藝的項目。該工程于2012年6月開始施工，于2013年5月15日通過#8機組煙氣脫硫系統(tǒng)168小時試運行。試運期間吸收塔入口SO2濃度在1800～4200 mg/Nm3之間，吸收塔出口SO2濃度始終保持在50mg/Nm3以下，出口煙氣含塵量在20mg/Nm3以下。

廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院于2013年8、9月分別對該脫硫系統(tǒng)進行了75%及100%負荷（指煙氣流量）的全套脫硫裝置的性能試驗。試驗證明脫硫硫效率達到99．3%。

4 結(jié)語

石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)在被廣泛的應用到電廠煙氣脫硫工作中，并且具有較高的應用效果。石灰石-石膏法單塔雙循環(huán)工藝通過一臺吸收塔實現(xiàn)兩次SO2脫除過程，經(jīng)過了兩級漿液循環(huán)，通過兩次pH值控制優(yōu)化對SO2的大范圍變化有很好的適應性；更加精細地控制了工藝反應過程達到最佳的脫硫處理效果。

[1]嚴錦玉．脫硫除塵工藝水酸堿度控制研究[D]．安徽工程大學,2016．

[2]馬苗云．燃煤電廠濕法煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化控制的仿真運行研究[D]．華北電力大學,2012．

[3]鄧仁昌．燃煤電廠石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運行試驗研究[D]．海南大學,2011．

X701.3

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1671-0711（2017）10（下）-0113-02