石灰石／石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题1

第20卷第5期电站系统工程V ol.20 No.5 2004年9月Power System Engineering Sep., 2004 文章编号：1005-006X(2004)05-0041-03

石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题

哈尔滨工业大学杜 谦 吴少华 朱群益 秦裕琨　

摘要：结垢是影响石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统运行安全性的主要问题之一。分析了湿法烟气脱系统中各类垢体的形成机理，并阐述了系统结垢的主要防治方法。

关键词：石灰石；石灰；湿法烟气脱硫；结垢

中图分类号：X511文献标识码：A

Scaling Problem of Wet Limestone/Lime Flue Gas Desulfurization

DU Qian, WU Shao-hua, ZHU Qun-yi, QIN Yu-kun

Abstract:Scaling is one of the main problems which relate the operation reliability of wet limestone/lime FGD. The mechanisms of scale formation of different types are analyzed, and the main methods of anti-scaling and scale removing are introduced.

Key words:limestone; lime; wet FGD; scaling

石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统中各工艺过程均采用浆状物料，脱硫系统特别是脱硫塔易结垢而影响系统的运行。美国20世纪80年代中期以前建设的湿式石灰石脱硫系统中，许多在吸收塔内部、除雾器和浆液管路内出现了不同程度的结垢，高硫煤电厂尤其严重[1]。80年代后，通过对结垢问题的研究，采用了一系列的措施，结垢问题得到一定的解决，但仍是影响脱硫系统的安全性和稳定性的重要因素。

脱硫系统结垢会给系统的运行带来一系列危害。垢体影响脱硫系统的物理过程和化学过程，造成系统阻力增加、脱硫效率下降，甚至还会影响脱硫产物中脱硫剂的含量及系统的氧化效果；垢层达到一定厚度后，可能脱落，砸伤喷嘴和防腐内衬；而结垢现象严重时甚至造成设备堵塞、系统停运。

本文对湿法脱硫系统结垢的原因进行了分析，并对具体的防垢措施进行了综述。

1 垢的形成机理

1.1 “湿-干”结垢的形成

在吸收塔烟气入口处至第一层喷嘴之间，以及最后一层喷嘴与烟气出口之间的塔壁面，属于“湿－干”交界区，这些部分最容易结垢，属于“湿－干”结垢。由于浆液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飞灰中含有硅、铁、铝等物质，这些物质具有较大的粘度，当浆液碰撞到塔壁时，它们中的部分便会粘附于塔壁而沉降下来。同时，由于烟气具有较高的温度，加快沉积层水分的蒸发，使沉积层逐渐形成结构致密，类似于水泥的硬垢。连州电厂[3]的吸收塔“干－湿”界面区域严重的洗涤液富集、积垢现象，属于此类垢体。

气水分离器的结垢类型也属于“湿－干”结垢，它是由于雾滴所携带的浆液碰到折板而形成的[2]。香港南丫电厂除雾器出现过堵塞现象[4]。

收稿日期: 2004-01-16

杜谦(1973-)，男，博士生。能源科学与工程学院，150001

另外，湿法脱硫装置中强制氧化系统的氧化空气管内也可能出现“湿－干”结垢。氧化风机运行时，其出口风温可高达100 ℃，这使得由于氧化空气的冲击而附着在氧化风管内壁的石膏浆液很快脱水结块，随着运行时间的增加，也就逐渐形成了氧化空气管的大面积堵塞。香港南丫电厂[4]和重庆电厂[5]湿法脱硫装置的氧化风机出口喷嘴都有被石膏堵住的现象。

1.2 结晶成垢

1.2.1 硬垢的形成

对于有石膏生成的浆液，当石膏终产物超过悬浮液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积。当相对饱和浓度达到一定值时，石膏将按异相成核作用在悬浮液中已有的晶体表面上生长。当饱和度达到更高值，即大于引起均相成核作用的临界饱和度时，就会在浆液中形成新的晶核，此时，微小晶核也会在塔内表面上生成并逐步成长结成坚硬垢淀，从而析出作为石膏结晶的垢[6]。石膏产生均相成核作用的临界相对饱和度为140%[7]。

对于石灰石/石灰湿法脱硫系统，无论是采用自然氧化，还是采用强制氧化，都有石膏产生，在吸收塔脱硫浆液吸收SO2而产生的亚硫酸钙经氧化会生成硫酸钙。电厂烟气中的氧量一般为6%左右，可氧化部分的亚硫酸钙，这种烟气自身含氧发生的氧化称为自然氧化。自然氧化因锅炉和脱硫系统设计运行参数不同而程度各异[1]。某一系统在操作时，因自然氧化浆液回路中浆液的氧化比例（CaSO4/CaSO4+CaSO3摩尔比）小于15%，亚硫酸钙在结晶沉淀的过程中会由于表面吸附作用吸附硫酸钙而引起共沉淀，使得脱硫浆液能始终使硫酸钙（石膏）低于或保持在饱和状态。氧化比例超过这一水平，浆液回路会产生多于共沉淀而减少的硫酸钙。这就使硫酸盐浓度增加，使系统处于过饱和状态，从而使得硫酸钙构晶离子的水平有可能大于临界饱和度。对于湿法脱硫系统，也可在浆液槽内鼓入空气而将浆液中的亚硫酸钙氧化成

42 电 站 系 统 工 程 2004年第20卷

石膏，这种由于外界鼓入空气而发生的氧化为强制氧化。某一系统采用强制氧化、固含物一定时，如果系统浆液的氧化比例达不到95%时，由于石膏晶种不够，浆液中石膏晶粒的异相成核作用将不能全部消耗掉所产生的硫酸钙，从而使得硫酸盐浓度超过临界饱和度。

如上所述，某一系统当浆液的氧化比例处于15%～95%之间时，硫酸钙构晶离子水平有可能大于临界饱和度，从而使得系统结垢。对于湿法脱硫系统，产生石膏垢淀的临界氧化比例随系统浆液的固含量、系统运行参数的变化而改变。 1.2.2 软垢的形成

CaSO 3?1/2H 2O 在水中的溶解度只有0.0043 g/100 g H 2O(18 ℃)。湿法脱硫装置在较高的pH 值下运行时，由于吸收塔内吸收的SO 2在浆液中所存在S IV 离子主要以SO 32-形式存在，极易使亚硫酸钙的饱和度达到并超过其形成均相成核作用所需的临界饱和度，而在塔壁和部件表面上结晶，随着晶核长大，形成很厚的垢层，很快就会造成设备堵塞而无法运行下去。这种垢物呈叶状，柔软，形状易变，称为软垢。美国EPA 和TVA 的中试结果表明，对于利用石灰石作为脱硫剂的湿式脱硫系统，当pH ＞6.2时，仍会发生软垢堵塞。在大多数实际的石灰石脱硫系统中，气液接触后的pH 值很少超过6.0，故石灰石脱硫系统比较少发生软垢堵塞[8]。 1.2.3 石灰系统中的再碳酸化问题

在石灰系统中，较高pH 值下烟气中的CO 2的再碳酸化，使得CaCO 3过饱和，生成石灰石沉积物，总反应式为：

O H CaCO Ca(OH)CO 2322+↓?+

一般烟气中，CO 2的浓度达10％以上，是SO 2浓度的50～100倍。美国EPA 和TVA 的实验证明，当进口浆液的pH ≥9时，CO 2的再碳酸化作用是显著的。所以，无论从生成软垢的角度还是从CO 2的再碳酸化作用的角度，石灰系统浆液的进口pH ≥9时一定会结垢。

石灰石系统不存在CO 2的再碳酸化问题[8]。 1.3 沉积结垢的形成

石灰石/石灰湿法脱硫浆液是一种含有固体颗粒的悬浮液，如果由于结构设计不合理、搅拌不充分、管道内流速过低等原因，造成浆液流速过低，不足以夹带其中的颗粒，就会引起固体颗粒沉积而堆积在容器底部或管道上。

2 垢体的防治

湿法脱硫系统易结垢堵塞，故在脱硫塔的总体设计方面，应尽量使塔体简化，吸收塔设计越复杂，结垢的危险就越大。因此，云石床不用再添加填料，吸收塔填料隔栅也不用布置那么复杂。喷淋塔不设置隔栅，或者最好采用隔栅和测杆交叉布置。同时对于各类垢型，在了解其形成机理的基础上，应相应采取适当的措施。 2.1 “湿－干”结垢防治

“湿－干”结垢需要及时冲洗，冲洗结构一般选用喷嘴装置。塔壁面处“干－湿”交界区的冲洗方式可采用连续冲洗或间隔冲洗，间隔冲洗的周期一般应小于30 min 。

气水分离器采用间隔冲洗，冲洗周期一般为30～60

min 。冲洗时应注意水的压力不宜过大，尤其是向下冲洗的喷嘴，否则容易发生飞溅而使烟气的含湿量增加。具体的水压应根据喷嘴性能及其与气水分离器的距离来确定[2]。

对于氧化空气管内的“湿－干”结垢，可在氧化空气各支管上加装冷却水管，并在氧化风机运行时开启各冷却水门。这样由于氧化空气温度将有一定程度的下降，加之氧化空气中含有大量水分，因而使附着在氧化风管内的石膏浆液水分难以蒸发，从而保持了一种相对湿润状态。当氧化空气流过时，这些石膏浆液随之被重新带回吸收塔内[5]。为确保不堵塞，同时可对氧化管道采用0.1～0.3 MPa 的水进行间隔的冲洗，间隔冲洗周期不大于20 min 。

对于整个冲洗系统，冲洗水量既要满足冲洗部位不结垢、不堵塞，又要保证吸收塔内液位的稳定。如所有维持循环槽液位的补充水都用做冲洗水，还是不能保证冲洗部分不结垢，则要考虑冲洗装置的设计问题。一般，对于清洗水的喷射问题，采用小角度多喷嘴方式不仅可以获得较好清洗效果，而且即使在出现喷嘴堵塞的情况时，所影响到未清洗面也比采用宽角度喷射清洗方式要小得多。另外，对于清洗水还必须保证其质量，清洗用水必须没有可能造成喷嘴堵塞的悬浮物或小碎片[9]。为满足要求，可在清洗水水泵入口处加装滤网。

2.2 结晶成垢的防治

2.2.1 硬垢的防治

要防止石灰石/石灰湿法脱硫系统石膏垢淀形成，就要充分和连续地限制整个脱硫系统流通回路脱硫介质中硫酸钙（CaSO 4）的饱和度不超过石膏结垢的临界饱和度。 2.2.1.1 选择合适的氧化方式

对石灰石/石灰湿法脱硫系统，氧化比例小于共沉淀临界值和大于强制氧化临界值时，能使石膏维持一定的饱和度而不致结硬垢。相应地为使系统不结垢，有两种方法：一种是抑制氧化，使系统的氧化率小于共沉淀临界值；另一种是强制氧化使系统氧化率大于强制氧化临界值。

(1) 抑制氧化。通过向脱硫浆液添加抑制氧化物质（如硫乳剂）抑制氧化，控制浆液的氧化比例低于共沉淀临界值。 亚硫酸盐的氧化是一个复杂的自由基反应。脱硫系统最早采用的抑制氧化添加剂是S 2O 32-，它是自由基接受体，可消耗自由基，阻止SO 32-的氧化。后来实验发现S 2O 32-可通过在浆液中直接添加单质硫形成：

S ＋SO 32-→S 2O 32- (1)

元素S 以乳化硫形式加入，较S 2O 32-便宜得多，添加S 2O 32-的方法不再采用。通过式（1）转化成S 2O 32-的量正比于添加乳化硫的数量。所需乳化硫的数量主要取决于自然氧化程度，自然氧化取决于锅炉运行工况，主要为过剩空气量。美国电厂脱硫抑制氧化系统浆液S 2O 32-浓度为100～4000ppm ，典型值为1 000ppm 。硫乳一般加到石灰石浆液槽中，因为石灰石湿磨通常利用脱水系统返回的含S 2O 32-的澄清水，可促进硫的转化。其它影响转化率的因素有：停留时间、硫乳粒径、温度和搅拌强度。据报道，在美国脱硫系统中最大转化率可达50%。

抑制氧化可大大减少结垢的发生，也就减少了除雾器、

第5期杜谦等：石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题43

泵吸入口和喷头的人工清洗次数，减少因结垢积累脱落引起吸收塔内衬和内部构件损坏的可能性，因而可减少系统维护费用。另外抑制氧化还降低了浆液硫酸钙浓度，使钙离子浓度降低，石灰石相对饱和度减少，石灰石利用率提高，此外抑制氧化生成的亚硫酸钙晶体粒径大，形成单个晶体的倾向较晶体凝聚明显，晶体硫酸钙成分很少，改善了脱水性能[1]。

(2) 强制氧化。脱硫系统的强制氧化方式有3种：异地、半就地、就地氧化。目前，就地强制氧化方式已成为最普遍的氧化方式，即氧化亚硫酸钙所需的空气直接从脱硫塔底部的浆液循环槽内鼓入。

对于就地强制氧化系统，鼓入的空气通过循环槽底部的曝气器均匀鼓出，并在循环槽搅拌器的作用下将气流分散为较小的气泡。对于结构一定的循环槽，其槽内氧的总传质系数由鼓入的空气量和搅拌器转数所决定。通常，鼓入循环槽内的空气过量，空气量按氧气与脱除SO2的摩尔比O2/SO2 0.75～1.021换算求得[1]。对于搅拌器转数，一方面要考虑搅拌对气泡的分散作用以得到适当的氧总传质系数，使系统具有足够的氧化所吸收的亚硫酸钙的能力，从而保证系统浆液的固含物一定时，氧化比例能大于强制氧化临界值，为石膏结晶提供足够的晶种；同时还要考虑到固体颗粒的悬浮、槽内物料的均匀分散及搅拌器的电耗等。

为使亚硫酸钙氧化生成的硫酸钙有足够的结晶表面积，浆液中应有足够的石膏晶粒，即应向系统提供足够的晶种。不同系统、不同的工况下，系统所需的最小晶种量不同。已经发现，一般情况下，系统只要5%的固体石膏聚合物就可达到防止硫酸盐结垢的目的。当然，石膏晶粒浓度越高，越能防止硬膏的形成。然而,随着浆液回路中固体含量的增加,泵难以抽吸高浓度浆液。一般认为，固体物最高含量在15%以下是合适的。美国的大多数FGD系统浆液中含有7%～15%的固体，但在某些情况下，体积却只占到3%。在日本，石膏有时候加入到循环过程中作为硫酸盐结晶的晶核。2.2.1.2 系统运行时的注意事项

(1) 吸收塔运行前应向氧化槽内预注入一定浓度、粒度的石膏浆液作为晶种。如果不预注石膏，由于最先氧化而成的硫酸钙无结晶表面，使得饱和度大到一个很高的水平。这样，在系统不停地积累达到所必需石膏的积累量之前，脱硫塔会有严重的结垢现象。

(2) 循环槽内的石膏浆液被排浆泵送入水力旋流器内，石膏浆液被浓缩，一部分含有微小石膏晶粒的溢流液应送回循环槽，以保证系统内有足够的石膏晶种。

(3) 循环槽内浆液应加强搅拌。浆液由吸收塔进入循环槽，如果搅拌不充分，会使得亚硫酸钙的局部浓度过大，使得局部氧化速率过大，从而使得局部硫酸钙的饱和度过大，造成硫酸钙在脱硫器表面上结晶。而且所有浆液贮槽的搅拌设备应在系统一开始运行时即投入使用，以防严重结垢。

(4) 在运行过程中，要严密监测石膏的饱和度，如工况扰动强烈，使得有时塔内石膏局部处的饱和度过大，可采用提高液气比等方法来克服。

2.2.1.3 加入适当的有机酸添加剂

有机酸添加剂有阻垢作用，主要归因于其表面活性作用，具体表现在以下几个方面：①分散作用：在小晶粒和设备表面的小颗粒上形成薄膜（NaAD水合层），从而阻碍了小晶粒的凝聚。②晶格畸变作用：有机酸盐镶在石膏或亚硫酸钙晶格中，使晶体不稳定发生畸变，从而使垢层变薄且疏。

③降低表面张力作用：临界晶核半径与固液表面张力成正比，而有机酸能降低表面张力从而降低了临界晶核半径，使得浆液中出现的CaSO3、CaSO4容易结晶析出，并使之处于非饱和状态，因而起到阻垢作用[10]。

硬垢不能用降低pH的方法去除，一般用机械方法清除。

2.2.2 软垢的防治

对于采用非强制氧化的湿法脱硫系统，脱硫产物大部分为CaSO3?1/2H2O。为控制软垢的形成，也应在整个脱硫系统内各个部位充分而连续地限制亚硫酸钙的饱和度。

为迫使循环槽内的亚硫酸钙结晶沉淀而维持一定的饱和度，脱硫浆液中应维持一定浓度的亚硫酸钙晶粒作为晶种。同时，浆液在循环槽内应有一定的停留时间，循环槽尺寸通常按浆液停留时间介于5～10 min来确定[11]。

系统运行的pH值是产生软垢的主要原因，防止软垢的产生要严格控制循环槽内的pH值。对石灰系统，循环槽浆液pH值宜控制在7～8；石灰石系统则宜控制在5.8～6.2[8]。将循环槽内的浆液打入脱硫塔内脱硫时，气液接触后浆液的pH值将低于循环槽内pH值。如果pH能控制得当，在脱硫塔内浆液所吸收的SO2与H2O水合后再电离出H+、HSO3-，电离出的H+，足以中合石灰或石灰石的溶解量，并可能和一部分亚硫酸钙反应生成Ca(HSO3)2，使得Ca2+与SO32-的离子积不增加或增加很小，即使得亚硫酸钙饱和度不增加或增加很小，从而控制亚硫酸钙的饱和度。

采用以上措施，可保证循环槽内及吸收塔内亚硫酸钙的饱和度得到有效的控制，从而使软垢得到有效的控制。

软垢易被人工清除。由表1可看出，亚硫酸钙的溶解度随pH值的降低而明显升高。故软垢的清除可通过降低浆液的pH值而使之溶解。

表1 50 ℃不同pH值CaCO3?1/2H2O的溶解度[11]

浓度/ppm

pH

Ca2+ SO32-

7.0 675 23

6.0 680 51

5.0 731 300

4.5 841 785

4.0 1 120 1 873

3.5 1 763 4 198

3.0 3 135 9 375

2.5 5 773 21 999

2.2.3 碳酸化问题的防治

实验结果表明，用石灰湿法脱除烟气中SO2，脱硫液pH ＜9，没有CaCO3生成[12]。一般情况，石灰湿法脱硫的pH 值选择在7～8，在此pH值段下运行，不会出现碳酸化问题。

如果由于工况扰动或控制不良，造成短时间上有CaCO3垢体，可用降低pH的方法去除。

2.3 沉积结垢的防治

使系统运行不产生设备及管道沉积结垢问题而采用的主要办法是：设备内部结构简单，没有易阻部件；管道流速选择合理，注意管件、弯头处的畅通；氧化槽底部可采用锥

44 电站系统工程2004年第20卷

斗结构，不易形成固体物的堆积死区；注意搅拌器的搅拌强度，并在系统一启动就开始运行。

3 结束语

随着对湿法烟气脱硫过程及结垢问题的了解，结垢问题已基本上得到解决。如果在石灰石/石灰湿法脱硫系统的设计中能综合考虑好结垢问题，在运行过程中注意操作规程并加强对结垢现象的监测，系统运行的安全性能得到保证。　□

参考文献

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编辑：闻彰

（上接第34页））如图5所示为国产引进型300 MW机组一次实际的冷态启动过程。应力、温度计算结果如图6所示。

跟踪观测后台数据库的运行结果表明：转子外表面应力由A到A’的变化过程中达到三次应力循环计算条件，分别进行了三次疲劳损耗的计算。具体过程如下：

当转子外表面应力到达A点时，满足雨流法计数条件时进入循环计数。到达波谷B点时，记录主循环最大应力值、温度值。到达C点时记录第一次波峰值，同时由于后面的应力发生波动，所以程序转入内循环计数。到达D点时，记录内循环波谷的最大应力值、温度值。到达C’时，满足应力循环计算条件，进行一次内循环疲劳损耗计算，同时进入主循环波峰调整阶段。到达E点时，调整主循环波峰值。到达B’点时，对应B点满足应力循环计算条件，又进行一次内循环疲劳损耗计算。到达F点时，记录主循环波谷值，同时调整最大应力值、温度值。到达A’点时，满足应力循环计算条件，进行主循环疲劳损耗计算。

图6 高转子监测面内外表面应力、温度最大应力、最大应变及疲劳损耗的计算结果

高转子监测面内外表面应力、温度最大应力、最大应变及疲劳损耗的计算结果见表。

表 300 MW冷态启动计算结果

工况监测面位置最大应力/MPa 最大应变/mm 疲劳寿命损耗/% 冷态启动高压转子197.2 0.089 88 0.000 29

4 结 论　

(1) 由数据库记录来跟踪程序运行的全过程，证明本软件的全循环计数模块符合雨流法的计数原则。真实的统计了运行过程的载荷谱，并能够迅速的反映材料的损耗程度。

(2) 由于整个电厂监控的实时性要求很强，因此同全封闭计数模型和第二阶段计数模型相比较，本计算程序在实时性方面有很大优势。

(3) 作为转子疲劳损耗监控的一个模块，由于体积小，而且在计数过程中不需要后台数据库的支持，因此也使得整个模块的可移值性很强。

(4) 由于计算程序在运行过程中，每次循环或半循环后计算的疲劳损耗结果均存入了后台数据库，这样即使由于网络或其他运行故障导致程序运行中断也不会全部丢失计算结果，从而保证了计算的准确性和可靠性。□

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编辑：康德

石灰石石膏湿法脱硫原理 (2)

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺 石灰石（石灰）－石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目 前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当 前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得 的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅 拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制 成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二 氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除， 最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴， 经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。 由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。最初这一技术是 为发电容量在100MW以上、要求脱硫效率较高的矿物燃料发电设备配 套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾电站上得到了 应用. 根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10多种。已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80%左右。在湿法烟气脱硫技术中，石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是： 1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。 2、原料来源广泛、易取得、价格优惠 3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用范围广

4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良 5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料 6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放 7、技术进步快。 石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道，主要有：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。 基本工艺过程 在石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO2）的基本工艺过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的石膏副产品。基本工艺过程为：（1）气态SO2与吸收浆液混合、溶解 （2） SO2进行反应生成亚硫根 （3）亚硫根氧化生成硫酸根 （4）硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐 （5）硫酸盐从吸收剂中分离 用石灰石作吸收剂时，SO2在吸收塔中转化，其反应简式式如下： CaCO3+2 SO2+H2O ←→Ca(HSO3)2+CO2 在此，含CaCO3的浆液被称为洗涤悬浮液，它从吸收塔的上部喷

石灰石石膏湿法脱硫原理

深度脱硫工艺流程简介 班级：应化141 ：段小龙寇润宋蒙蒙 王春维贺学磊

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺 石灰石（石灰）－石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目前世界上应用围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当前国际上通行的大机组火电厂烟 气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破 碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化 处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二 氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产 物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排 入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收 剂的利用率很高。最初这一技术是为发电容量在100MW以上、要求脱硫效率较 高的矿物燃料发电设备配套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾 电站上得到了应用. 根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10多种。已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80%左右。在湿法烟气脱硫技术中，石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是： 1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。 2、原料来源广泛、易取得、价格优惠 3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用围广 4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良 5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料

6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放 7、技术进步快。 石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道，主要有：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。 基本工艺过程 在石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO 2 ）的基本工艺过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的石膏副产品。基本工艺过程为： (1)气态SO 2 与吸收浆液混合、溶解 (2)SO 2 进行反应生成亚硫根 (3)亚硫根氧化生成硫酸根 (4)硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐 (5)硫酸盐从吸收剂中分离 用石灰石作吸收剂时，SO 2 在吸收塔中转化，其反应简式式如下： CaCO 3+2 SO 2 +H 2 O=Ca(HSO 3 ) 2 +CO 2 在此，含CaCO 3 的浆液被称为洗涤悬浮液，它从吸收塔的上部喷入到烟气 中。在吸收塔中SO 2被吸收，生成Ca(HSO 3 ) 2 ，并落入吸收塔浆池中。 当pH值基本上在5和6之间时，SO 2 去除率最高。因此，为了确保持续高 效地俘获二氧化硫（SO 2 ）必须采取措施将PH值控制在5和6之间；为了确保要 将PH值控制在5和6之间和促使反应向有利于生成2H+和SO 3 2-的方向发展，持 续高效地俘获二氧化硫（SO 2 ），必须采取措施至少从上面方程式中去掉一项反应

湿法烟气脱硫系统中石灰石品质的要求.

湿法烟气脱硫系统中石灰石品质的要求 湿法烟气脱硫系统中石灰石品质要求如下： 序号项目 单 位 推荐值最低值 1 CaCO 3 %≥95≥90 2 MgC O3* %≤2≤5 3其它%≤3≤5 4粒径μm ≤44≤63 * MgCO3不应以白云石的形态存在，否则应计入其它。 石灰石中的杂质对脱硫系统的性能将产生重要的影响，常见的杂质包括MgCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3。其中MgCO3的一部分可以溶解，从而对脱硫过程产生重要的影响，而其它杂质不会溶解，通常是惰性物质。石灰石品质除了影响到FGD系统的石灰石用量以及钙硫比以外，其中主要的杂质影响如下：

一、 MgCO 3： 一般来说，石灰石中总会含有一定量的碳酸镁，MgCO 3在石灰石中的存 在形式通常为置换固溶体（CaCO 3晶格中Mg 置换了Ca ）或者白云石。 置换固溶体通常在FGD 系统中是可溶解的，而白云石中的MgCO 3通常不 可溶解。 石灰石中碳酸镁的含量对FGD 的影响有利有弊，主要影响如下： 1、MgCO 3本身可以参与脱硫反应；而且适度含量的Mg 2＋ 会增加浆液的 吸收能力，这主要是因为如果浆液中存在Mg 2＋，则由于MgSO 3离子对 的存在，浆液中SO 32－浓度大大增加。而SO 32－可以参与脱硫反应，从 而促进对SO 2的吸收，反应方程式如下： SO 32－＋SO 2＋H 2O →2HSO 3－ 2、MgCO 3含量过高容易阻碍石灰石的溶解从而降低脱硫效率，这主要是 因为Mg 2+的存在对氟－铝钝化膜的形成有很强的促进作用，这种钝化膜 的包裹引起石灰石的溶解速率降低，也就降低了石灰石的利用率。另一方 面，易溶的镁盐在吸收塔内累积，浆液中高浓度的镁离子和亚硫酸根离子 将降低石灰石的溶解速率，从而增加石灰石耗量。 3、高含量可溶性盐在塔内浆液中的浓度富集，会导致循环浆液浓度过 高，致使系统运行负荷增大，耗电量也增加。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理题库

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理 一、概述：脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO 2 烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物，化学吸收速率较快与扩散速率有关，又与化学反应速度有关，在吸收过程中被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡（液气比L/G，烟气和石灰石浆液的比），又服从于化学平衡（钙硫比Ca/S，二氧化硫与炭酸钙的化学反应）。 1、气相：烟气压力，烟气浊度，烟气中的二氧化硫含量，烟尘含量，烟气中的氧含量，烟气温度，烟气总量 2、液相：石灰石粉粒度，炭酸钙含量，黏土含量，与水的排比密度， 3、气液界面处：参加反应的主要是SO 2和HSO 3 －，它们与溶解了的CaCO 3 的反应 是瞬间进行的。 二、脱硫系统整个化学反应的过程简述： 1、 SO 2 在气流中的扩散， 2、扩散通过气膜 3、 SO 2 被水吸收，由气态转入溶液态，生成水化合物 4、 SO 2 水化合物和离子在液膜中扩散 5、石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相 6、中和（SO 2 水化合物与溶解的石灰石粉发生反应） 7、氧化反应 8、结晶分离，沉淀析出石膏， 三、烟气的成份：火力发电厂煤燃烧产生的污染物主要是飞灰、氮氧化物和二氧 化硫，使用静电除尘器可控制99%的飞灰污染。 四、二氧化硫的物理、化学性质： ①. 二氧化硫SO 2 的物理、化学性质：无色有刺激性气味的有毒气体。密度比空气大，易液化（沸点-10℃），易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能 溶解40体积的二氧化硫，成弱酸性。SO 2 为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性、

还原性、氧化性、漂白性。还原性更为突出，在潮湿的环境中对金属材料有腐蚀性，液体SO 2 无色透明，是良好的制冷剂和溶剂，还可作防腐剂和消毒剂及还原剂。 ②. 三氧化硫SO 3的物理、化学性质：由二氧化硫SO 2 催化氧化而得，无色易挥 发晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。SO 3为酸性氧化物，SO 3 极易溶于水，溶于 水生成硫酸H 2SO 4 ,同时放出大量的热， ③. 硫酸H 2SO 4 的物理、化学性质：二元强酸，纯硫酸为无色油状液体，凝固点 为10.4℃，沸点338℃，密度为1.84g/cm3,浓硫酸溶于水会放出大量的热，具有强氧化性（是强氧化剂）和吸水性，具有很强的腐蚀性和破坏性， 五、石灰石湿－石膏法脱硫化学反应的主要动力过程： 1、气相SO 2被液相吸收的反应：SO 2 经扩散作用从气相溶入液相中与水生成亚硫 酸H 2SO 3 亚硫酸迅速离解成亚硫酸氢根离子HSO 3 －和氢离子H＋，当PH值较高时， HSO 3二级电离才会生成较高浓度的SO 3 2－，要使SO 2 吸收不断进行下去，必须中和 电离产生的H＋，即降低吸收剂的酸度，碱性吸收剂的作用就是中和氢离子H＋当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸 度迅速提高，PH值迅速下降，当SO 2溶解达到饱和后，SO 2 的吸收就告停止，脱 硫效率迅速下降 2、吸收剂溶解和中和反应：固体CaCO 3的溶解和进入液相中的CaCO 3 的分解， 固体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中的H＋浓度（PH值）影响中和反应速度和Ca2+的氧化反应，以及其它一些化合物也会影响中和反应速度。Ca2+的形 成是一个关键步骤，因为SO 2正是通过Ca2+与SO 3 2-或与SO 4 2-化合而得以从溶液中 除去， 3、氧化反应：亚硫酸的氧化，SO 32－和HSO 3 －都是较强的还原剂，在痕量过渡金属 离子（如锰离子Mn2+）的催化作用下，液相中的溶解氧将它们氧化成SO 4 2－。反应的氧气来源于烟气中的过剩空气和喷入浆液池的氧化空气，烟气中洗脱的飞灰和石灰石的杂质提供了起催化作用的金属离子。 4、结晶析出：当中和反应产生的Ca2+、SO 32－以及氧化反应产生的SO 4 2－，达到一 定浓度时这三种离子组成的难溶性化合物就将从溶液中沉淀析出。沉淀产物： ①. 或者是半水亚硫酸钙CaSO 3·1/2H 2 O、亚硫酸钙和硫酸钙相结合的半水固溶 体、二水硫酸钙CaSO 4·2H 2 O。这是由于氧化不足而造成的，系统易产生硬垢。

石灰石石膏湿法脱硫原理

石灰石石膏湿法脱硫原理

深度脱硫工艺流程简介 班级：应化 141 姓名：段小龙寇润宋蒙蒙 王春维贺学磊 石灰石- 石膏湿法烟气脱硫工艺 石灰石（石灰）－石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆

液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。最初这一技术是为发电容量在100MW 以上、要求脱硫效率较高的矿物燃料发电设备配套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾电站上得到了应用. 根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10 多种。已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80% 左右。在湿法烟气脱硫技术中，石灰石/ 石灰—石膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是： 1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上。 2、原料来源广泛、易取得、价格优惠 3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用范围广 4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良 5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料 6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放 7、技术进步快。 石灰石/ 石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道， 主要有：工艺系统、DCS控制系统、电气系统三个分统。 基本工艺过程 在石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO）的基本工艺 过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的石膏副产品。基本工艺过程为： (1) 气态SO2 与吸收浆液混合、溶解 (2)SO2进行反应生成亚硫根 (3)亚硫根氧化生成硫酸根 (4)硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐 (5)硫酸盐从吸收剂中分离 用石灰石作吸收剂时，SQ在吸收塔中转化，其反应简式式如下：

石灰石湿法烟气脱硫技术

石灰石湿法烟气脱硫技术 一.工艺流程 1脱硫系统由下列子系统组成： 1.1石灰石制粉系统 1.2吸收剂制备与供应系统 1.3烟气系统 吸收系统 1.4 SO 2 1.5石膏处理系统 1.6废水处理系统 1.7公用系统 1.8电气系统 2 .烟气脱硫工艺流程简介 (石灰石——石膏湿法脱硫工艺流程图) 作为脱硫吸收剂的石灰石选用石灰石矿生产的3-10mm、水份＜1%的石灰石颗粒，运输至石灰石料仓。石灰石经磨粉机磨制成325目90%通过、颗粒度≤43μm的石灰石粉。合格的石灰石粉经制浆系统与水配置成30%浓度的悬浮浆液，根据烟气脱硫的需要，在自动控制系统的操纵下通过石灰石浆液泵和管道送入吸收塔系统。石灰石由于其良好的活性和低廉的价格因素是目前世界上广泛采用的脱硫剂制备原料。 烟气脱硫系统采用将升压风机布置在吸收塔上游烟气侧运行的设计方案，以保证整个FGD 系统均为正压运行操作，同时还可以避免升压风机可能受到的低温烟气腐蚀。升压风机为烟气提供压头，使烟气能克服整个FGD系统从进口分界到烟囱之间的烟气阻力。 为了将FGD系统与锅炉分离开来在整个脱硫烟气系统中设置有带气动执行机构保证零泄漏的烟气档板门.在要求紧急关闭FGD系统的状态下，旁路档板门在5s自动快速开启，原烟气档板门在55s、净烟气档板门50s内自动关闭。为防止烟气在档板门中泄漏，原烟气和旁路档板门设有密封空气系统。 脱硫系统运行时，锅炉至烟囱的旁路档板门关闭，锅炉引风机来的全部烟气经过各自的原烟气档板门汇合后进入升压风机.升压后的烟气至气气热交换器（GGH）原烟气侧，GGH 选用回

转再生式烟气换热器,涂搪瓷换热元件选用先进波形和高传热系数产品, 以减小GGH总重和节约业主方未来更换换热元件的费用。GGH利用锅炉出来的原烟气来加热经脱硫之后的净烟气，使净烟气在烟囱进口的最低温度达到80℃以上, 大于酸露点温度后排放至烟囱。GGH转子采用中心驱动方式。每台GGH设两台电动驱动装置，一台主驱动，一台备用, 电机均采用空气冷却形式。如果主驱动退出工作，辅助驱动自动切换，防止转子停转。GGH的设计能适应在厂用电失电的情况下，转子停转而不发生损坏、变形。GGH采取主轴垂直布置, 即气流方向为原烟气向上(去吸收塔)，净烟气向下(去烟囱排放)。因为原烟气中含有一定浓度的飞灰，飞灰可能会沉积在装置的内侧，随着时间的推移，热传递的效率可能会降低。为防止GGH传热面间的沉积结垢而影响传热效率, 增大阻力和漏风率, 减小寿命，需要通过吹灰器使用压缩空气清洗或用高压水进行定时清洗，吹灰器配有一根可伸缩的喷枪。视烟气中飞灰含量情况, 决定每班或每隔数小时冲洗一次GGH，或当压降超过给定最大值时，说明有一定程度的石膏颗粒沉积, 需启动高压水泵冲洗。但用高压水泵冲洗只能在运行时进行在线冲洗。当FGD装置停运时，可用低压水冲洗换热器(离线冲洗)。 GGH的防腐主要有以下措施: 对接触烟气的静态部件采取玻璃鳞片树脂涂层保护, 保护寿命约为1个大修周期; 对转子格仓, 箱条等回转部件采用厚板考登钢15-20mm厚板, 寿命为30年; 密封片采用高级不锈钢AVESTA 254SMO/904L; 换热元件采用脱碳钢镀搪瓷, 寿命约为2个大修周期。 在热量交换后烟气温度降温冷却至 101℃和89.3℃后进入逆流喷淋吸收塔，冷却后的原烟气进入吸收塔与同时通过吸收塔上部的喷嘴进入吸收塔,并与向下喷出的雾状石灰石浆液接 触进行脱硫反应，烟气中的SO 2、SO 3 等被吸收塔内循环喷淋的石灰石浆液洗涤,并与浆液中 的CaCO 3 发生反应生成的亚硫酸钙悬浮颗粒在吸收塔底部的循环浆池内,再次被氧化风机鼓 入的空气强制氧化而继续发生化学反应，最终生成石膏颗粒。与此同时，部分其他有害物质如飞灰、SO3、HCI、HF等也得到清除，这时的原烟气温度已被降低至饱和温度47.22℃和4 5.53℃。在吸收塔的出口设有除雾器，脱除SO 2 后的烟气经除雾器除去烟气中携带的细小的液滴，进入气气热交换器净烟气侧加热，此时的烟气温度进入GGH升温到80℃以上，经脱硫系统净烟气档板门最后送入烟囱，排向大气。 在整个脱硫系统中多处烟气温度已降至100℃以下，接近酸露点，为烟道和支架防腐，在设计中采用了玻璃鳞片树脂涂层。考虑到低温烟气对烟囱内壁产生的影响，烟囱内壁均采用刷

石灰石 石膏湿法脱硫技术的工艺流程 反应原理及主要系统

石灰石-石膏湿法脱硫技术的工艺流程 如下图的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术的工艺流程图。 图一常见的脱硫系统工艺流程 图二无增压风机的脱硫系统 如上图所示引风机将除尘后的锅炉烟气送至脱硫系统，烟气经增压风机增压后(有的系统在增压风机后设有GGH换热器，我们一、二期均取消了增压风机，和旁路挡板，图二)，进入脱硫塔，浆液循环泵将吸收塔的浆液通过喷淋层的喷嘴喷出，与从底部上升的烟气发生接触，烟气中SO2的与浆液中的石灰石发生反应，生成CaSO3，从而除去烟气中的SO2。经过净化后的烟气在流经除雾器后被除去烟气中携带的液滴，最后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入吸收塔底部的浆液池，被氧化风机送入的空气强制氧化生成CaSO4，结晶生成石膏。石灰石浆液泵为系统补充反应消耗掉的石灰石，同时石膏浆液输送泵将吸收塔产生的石

膏外排至石膏脱水系统将石膏脱水或直接抛弃。同时为了防止吸收塔内浆液沉淀在底部设有浆液搅拌系统，一期采用扰动泵，二期采用搅拌器。 石灰石-石膏湿法脱硫反应原理 在烟气脱硫过程中，物理反应和化学反应的过程相对复杂，吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区三部分组成，在吸收塔浆池(氧化区和结晶区组成)和吸收区，不同的层存在不同的边界条件，现将最重要的物理和化学过程原理描述如下：(1)SO2溶于液体 在吸收区，烟气和液体强烈接触，传质在接触面发生，烟气中的SO2溶解并转化成亚硫酸。 SO2+H2O<===>H2SO3 除了SO2外烟气中的其他酸性成份，如HCL和HF也被喷入烟气中的浆液脱除。装置脱硫效率受如下因素影响，烟气与液体接触程度，液气比、雾滴大小、SO2含量、PH值、在吸收区的相对速度和接触时间。 (2)酸的离解 当SO2溶解时，产生亚硫酸，同时根据PH值离解： H2SO3<===>H++HSO3-对低pH值 HSO3-<===>H++SO32-对高pH值 从烟气中洗涤下来的HCL和HF，也同时离解： HCl<===>H++Cl-F<===>H++F- 根据上面反应，在离解过程中，H+离子成为游离态，导致PH值降低。浆液中H+离子的增加，导致SO2在浆液中的溶解量减少。因此，为使浆液能够再吸收SO2，必须清除H+离子。H+离子的清除采用中和的方式。

石灰石湿法烟气脱硫试验研究

石灰石湿法烟气脱硫试验研究 发表时间：2017-03-09T17:06:39.327Z 来源：《电力设备》2017年第1期作者：宋朝波 [导读] 本文试图通过并流有序降膜式装备来对石灰石—石膏湿法脱硫脱硫过程进行试验研究。 （内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司） 摘要:本文试图通过并流有序降膜式装备来对石灰石—石膏湿法脱硫脱硫过程进行试验研究。试验显示: 沿烟气行程向上，脱硫率会上升，但是上升的速度减慢。当脱硫率很高时，可以通过增加吸收段高度或者液气比来增加脱硫率。浆液中的PH值会随着烟气行程上升而下降，而且在入口到0.5米这一段，下降迅速，以后下降缓慢。随着烟气行程的上升，石灰石的含量会下降，因为PH值得下降和S4 +浓度增加，石灰石含量的下降趋势会增强。 关键词：湿法烟气脱硫脱硫率石灰石 pH 值 引言 湿法脱硫技术是当前世界上最成熟、应用最广泛的一种脱硫技术。目前在我国，大型火电机组也大多应用湿法脱硫技术为主要的脱硫方法。在引入国外的先进的湿法脱硫技术后，应该消化吸收，并根据我国的国情进行改进，并且要加强对这一技术的基础研究。 本文试图通过并流有序降膜式装备来实现高效的脱硫。这种设备作为一种吸收反应设备，对吸收和脱硫都具有重要作用。浆液顺着固定的通道下降的过程中形成了气液接触面，然后为烟气和浆液的混合提供了条件。而且并流有序脱硫设备内的界面是一个液膜组，通过对接触面的计算，来研究脱硫的过程。 通过并流降膜式脱硫设备进行脱硫试验的研究。本文主要是对烟气行程上的脱硫率以及石灰石含量等方面进行研究。 1 试验设备及方法 1.1 试验系统及主要结构 1.1.1 试验系统 该试验通过对湿法脱硫的流程进行模仿，建造起进行湿法脱硫实验的平台，对石灰石——石膏湿法脱硫进行研究。试验系统包括烟气、浆液循环、氧化和石灰石浆液补充等系统。 1.1.1.1 烟气系统 通过减压器的减压，使钢瓶内的液态二氧化硫气化，通过流量计与空气混合，这样就形成了类似电厂烟气的气流，气流依次经过加热器进行加热、与吸收塔内的液膜的充分接触，再经过烟囱排出。 1.1.1.2浆液循环系统 通过阀门来控制循环槽内的浆液的多少，利用流量计进行计量后排入高位槽中，在高位槽中再经过布液器吸入吸收塔内的薄片上面，然后才能与气警醒交换，交换以后再落进循环槽。当循环槽内的浆液太多超出一定高度后就会流出，以便保持浆液量的平衡。 1.1.1.3石灰石浆液补充系统 石灰石的浆液先通过补充槽，再经过流量计的测量后进入循环槽中，进入循环槽的石灰石溶解后与二氧化硫进行中和，从而在循环槽中维持PH值得稳定。 1.1.2试验设备主要结构 并流降膜脱硫设备有过个部分组成，主要分布液器、高位储液槽、吸收塔体、脱硫薄片束、底部槽体及曝气器和搅拌器等。（1）高位储液槽（位于吸收塔顶端）和布液板相连接，起着布液的功能。布液板上的1mm缝隙能够起到布液的作用。在实验的过程中，浆液在高位储液槽中药保持在120mm以上，这个高度能够保证均匀的布液效果。 （2）吸收塔的主要作用是进行降膜式脱硫，它大约有2000mm高、112mm长、96mm宽。吸收塔的内部是由37块薄片组成。其内比相界面积大约是141m2/m3。 （3）循环槽位于试验台的底部是正方体的槽，其规格是0.65m ×0 . 65 m ×0. 65 m。循环槽内安装有溢流管，溢流管能够在不同的高度测量浆液的高度。这样也能使浆液在槽内停留到足够的时间。 （4）曝气器是一根母管和六根支管组成的。每个支管上都会有4个小孔。小孔的方向朝下方，这样能够有效避免孔口被堵塞。曝气器的作用是把空气从循环槽中的空气曝出。循环槽中有搅拌设备，搅拌器通过上面的直流电机的电流来运转。 2 试验过程 （1）试验前，要根据槽内的要求量添加适量的蒸馏水到循环槽里。随后可以打开搅拌器，并把转速调到试验需要的状况，并且要加入浓度10 %的石膏配置浆液。随后加入大约300 g/m3的纯石灰石和少量纯MnSO4，从而配成0 . 1 mol/m3 Mn2 +的浆液。然后启动循环和烟风系统，并且把液流量、截面气速都调到试验工况状态。再次开动氧化系统，并对浆液流量、空气气量等进行检测，以便使之稳定在试验状态。 （2）对（1）中的过程进行观察，等状态稳定以后开始添加二氧化硫气体，同时要在吸收塔的入口和出口检测其浓度。通过浓度的检测来调控二氧化硫的供应量，以便保证二氧化硫浓度适合试验工况。同时还要检测吸收塔出口的PH值。浆液在吸收二氧化硫的过程中，槽内的PH值会随之下降，当其下降到设定状态时，开始添加含5 . 81 %石灰石的新鲜浆液，并且要通过调整流量，来控制PH值稳定在指定状态。要每隔20分钟对出口和槽内处的二氧化硫浓度进行一次检测，并分析CaCO3 浓度。当槽内和出口的CaCO3 含量与前一次检测基本相同时，我们就可以认为试验的化学过程比较稳定了。 （3）当化学过程稳定之后，我们对各个点的二氧化硫和二氧化碳的浓度进行测量，同时也要测出个监测点的PH值，并在各点进行取样。然后关闭系统，测量各点的浆液成分及石灰石含量，试验就可以结束了。 2 试验结果 2 . 1 脱硫塔内浆液 pH 值的变化 脱硫浆液的PH值得变化是随着烟气的行程逐步下降，刚开始是快速下降，随后速度减慢，变成缓慢下降。在吸收阶段的0 ～ 0 . 5 m 间，其PH值从5.5快速下降到3.62，但是在0 . 5 ～ 2 m 间时, 浆液 pH 值从3. 62 缓慢降到 3 . 10。 浆液吸收了二氧化硫是其PH值沿着烟气的行程下降的原因。浆液中的石灰石的溶解的速度赶不上水解后HSO3- 氧化形成 H +的速

石灰石湿法脱硫

学号：

摘要 目前，控制二氧化硫排放的工艺除了采用洗煤、型煤、循环流化床燃烧等技术措施外，烟气脱硫技术是最为广泛采用的一种技术，其他方法还不能在技术成熟程度和经济的承受能力等方面与之竞争。烟气脱硫工艺技术颇多，湿式脱硫除尘技术是其中的一种工艺，它是在传统的湿式除尘技术的基础上发展起来的一种符合中国国情的实用技术，特别适用于大、中型工业锅炉烟气的除尘和脱硫。 湿法脱硫技术是采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含 SO 的烟气，通过吸收去除烟气 2 的技术。该技术具有所用设备简单，操作容易，脱硫效率高，运行可靠，应用广泛中SO 2 等优点，是目前国内外研究最多，应用最广的脱硫技术。但它也存在脱硫后烟气温度较低，于烟囱排烟扩散不利，以及设备腐蚀、堵塞、结垢和废水后处理等问题。 本文通过对典型石灰石湿法烟气脱硫技术和简易石灰石湿法脱硫技术与ABB公司生产的LS---2的三套工艺加以比较，来说明现在石灰石烟气脱硫的现状，再通过各国在烟气脱硫工艺的应用和我国的中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术发展前景与我国燃煤电厂锅炉烟气脱硫技术发展前景来说明其工艺的优越性。 关键词：工艺流程设备现状应用前景

目录 中文摘要------------------------------------------------------------------------------------（1） 第一章引言---------------------------------------------------------------（2）第二章.石灰石湿法脱硫的发展现状-----------------------------------（8） 第2.1节石灰石湿法烟气脱硫的优点---------------------------------------------- -（8 ） 第2.2节石灰石烟气湿法脱硫的反应原理------------------------------------------（9 ） 第2.3节典型与简易式石灰石烟气脱硫工艺的工艺流程与设备的比较------（10 ） 第2.4节先进，低价，高效湿式脱硫系统------------------------------------------（18 ） 第三章．石灰石湿法烟气脱硫的应用前景--------------------------------------------（20） 第3.1节我国燃煤烟气脱硫技术的发展前景------------------------------------- --（20） 第3.2节湿法石灰石/石灰脱硫系统应用情况------------------------------ ---（21） 结论-------------------------------------------------------------（24） 参考文献--------------------------------------------------------------------------------（25）

石灰石石膏湿法脱硫技术原理简介

石灰石-石膏湿法脱硫技术原理简介 技术特点 1. 高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到 4.0m/s。 2?技术成熟可靠，多用于55,000MWe的湿法脱硫安装业绩。 3 ?最优的塔体尺寸，系统采用最优尺寸，平衡了SO2去除与压降的关系，使得资金投入和 运行成本最低。 4 ?吸收塔液体再分配装置，有效避免烟气爬壁现象的产生，提高经济性，降低能耗。从而达到： a. 脱硫效率高达95%以上，有利于地区和电厂实行总量控制； b. 技术成熟，设备运行可靠性高（系统可利用率达98%以上）; c. 单塔处理烟气量大，SO2脱除量大； d. 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫； e对锅炉负荷变化的适应性强（30%~100%BMCR ）; f. 设备布置紧凑减少了场地需求； g. 处理后的烟气含尘量大大减少； h. 吸收剂（石灰石）资源丰富，价廉易得； i. 脱硫副产物（石膏）便于综合利用，经济效益显著。 工艺流程 石灰石（石灰）——石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。其基本工艺流程如下： 锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH（可选）降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的 喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除S02、S03、HCL和HF，与此同时在强制氧化工艺”的处 理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4?2H2O）,并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充 分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。 在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。 经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除 雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。 在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46~55 C左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80C以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。 最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。 脱硫过程主反应 1. SO2 + H2O T H2SO3 吸收 2. CaCO3 + H2SO3 T CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3. CaSO3 + 1/2 O2 T CaSO氧化 4. CaSO3 + 1/2 H2O T CaSO3?1/2H2黠晶 5. CaSO4 + 2H2O T CaSO4?2H2O结晶

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理

一、概述：脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO 2 烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物，化学吸收速率较快与扩散速率有关，又与化学反应速度有关，在吸收过程中被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡（液气比L/G，烟气和石灰石浆液的比），又服从于化学平衡（钙硫比Ca/S，二氧化硫与炭酸钙的化学反应）。 1、气相：烟气压力，烟气浊度，烟气中的二氧化硫含量，烟尘含量，烟气中的氧含量，烟气温度，烟气总量 2、液相：石灰石粉粒度，炭酸钙含量，黏土含量，与水的排比密度， 3、气液界面处：参加反应的主要是SO 2和HSO 3 －，它们与溶解了的CaCO 3 的反应 是瞬间进行的。 二、脱硫系统整个化学反应的过程简述： 1、 SO 2 在气流中的扩散， 2、扩散通过气膜 3、 SO 2 被水吸收，由气态转入溶液态，生成水化合物 4、 SO 2 水化合物和离子在液膜中扩散 5、石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相 6、中和（SO 2 水化合物与溶解的石灰石粉发生反应） 7、氧化反应 8、结晶分离，沉淀析出石膏， 三、烟气的成份：火力发电厂煤燃烧产生的污染物主要是飞灰、氮氧化物和二氧化硫，使用静电除尘器可控制99%的飞灰污染。 四、二氧化硫的物理、化学性质： ①. 二氧化硫SO 2 的物理、化学性质：无色有刺激性气味的有毒气体。密度比空气大，易液化（沸点-10℃），易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能

溶解40体积的二氧化硫，成弱酸性。SO 2 为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性、 还原性、氧化性、漂白性。还原性更为突出，在潮湿的环境中对金属材料有腐蚀 性，液体SO 2 无色透明，是良好的制冷剂和溶剂，还可作防腐剂和消毒剂及还原剂。 ②. 三氧化硫SO 3的物理、化学性质：由二氧化硫SO 2 催化氧化而得，无色易挥 发晶体，熔点℃，沸点℃。SO 3为酸性氧化物，SO 3 极易溶于水，溶于水生成硫酸 H 2SO 4 ,同时放出大量的热， ③. 硫酸H 2SO 4 的物理、化学性质：二元强酸，纯硫酸为无色油状液体，凝固点 为℃，沸点338℃，密度为cm3,浓硫酸溶于水会放出大量的热，具有强氧化性（是强氧化剂）和吸水性，具有很强的腐蚀性和破坏性， 五、石灰石湿－石膏法脱硫化学反应的主要动力过程： 1、气相SO 2被液相吸收的反应：SO 2 经扩散作用从气相溶入液相中与水生成亚硫 酸H 2SO 3 亚硫酸迅速离解成亚硫酸氢根离子HSO 3 －和氢离子H＋，当PH值较高时， HSO 3二级电离才会生成较高浓度的SO 3 2－，要使SO 2 吸收不断进行下去，必须中和 电离产生的H＋，即降低吸收剂的酸度，碱性吸收剂的作用就是中和氢离子H＋当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸 度迅速提高，PH值迅速下降，当SO 2溶解达到饱和后，SO 2 的吸收就告停止，脱 硫效率迅速下降 2、吸收剂溶解和中和反应：固体CaCO 3的溶解和进入液相中的CaCO 3 的分解， 固体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中的H＋浓度（PH值）影响中和反应速度和Ca2+的氧化反应，以及其它一些化合物也会影响中和反应速度。Ca2+的形 成是一个关键步骤，因为SO 2正是通过Ca2+与SO 3 2-或与SO 4 2-化合而得以从溶液中 除去， 3、氧化反应：亚硫酸的氧化，SO 32－和HSO 3 －都是较强的还原剂，在痕量过渡金属 离子（如锰离子Mn2+）的催化作用下，液相中的溶解氧将它们氧化成SO 4 2－。反应的氧气来源于烟气中的过剩空气和喷入浆液池的氧化空气，烟气中洗脱的飞灰和石灰石的杂质提供了起催化作用的金属离子。 4、结晶析出：当中和反应产生的Ca2+、SO 32－以及氧化反应产生的SO 4 2－，达到一 定浓度时这三种离子组成的难溶性化合物就将从溶液中沉淀析出。

石灰石石膏湿法烟气脱硫系统

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统 运行中石膏浆液品质控制综论 引言 在石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统

脱硫系统典型工艺流程(石灰石-石膏湿法脱硫技术)

电厂烟气脱硫系统典型工艺（石灰石-石膏湿法脱硫技术） 1.石灰石－石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理 从电除尘器出来的烟气通过增压风机BUF进入换热器GGH，烟气被冷却后进入吸收塔Abs，并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器Me，除去悬浮水滴。 离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，烟气再次穿过换热器，进行升温。吸收塔出口温度一般为50-70℃，这主要取决于燃烧的燃料类型。烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来。在我国，有GGH 的脱硫，烟囱的最低气温一般是80℃，无GGH 的脱硫，其温度在50℃左右。大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板（正常情况下处于关闭状态）。在紧急情况下或启动时，旁路挡板打开，以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置，直接排入烟囱。 石灰石—石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中。在石灰石—石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的SO2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。 石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后再从当地运走。 2.脱硫过程主反应 1．SO2 + H2O → H2SO3 吸收 2．CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3．CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化 4．CaSO3 + 1/2 H2O →CaSO3?1/2H2O结晶 5．CaSO4 + 2H2O →CaSO4?2H2O结晶

石灰石石膏湿法烟气脱硫系统

石灰石 - 石膏湿法烟气脱硫系统 运行中石膏浆液品质控制综论 引言 在石灰石- 石膏湿法烟气脱硫系统

石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺影响因素

石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺的影响因素分析摘要：本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺的影响因素分析，通过对石灰石—石膏法分析开辟了新运用前景。 0 前言 二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。目前，国内外处理低浓度S02烟气的方法有许多，钙法是采用石灰石水或石灰石乳洗涤含二氧化硫的烟气，技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。针对传统脱硫方法存在的缺陷，本文阐述了主要钙法在处理低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺的影响因素分析，这些影响因素分析解决资源合理利用问题。获得了良好的社会效益和经济效益。 1 常用湿法烟气脱硫技术介绍 1.1 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理 该法是将石灰石粉磨成小于250目的细粉，配成料浆作SO2吸收剂。在吸收塔中，烟气与石灰石浆并流而下，烟气中的SO2与石灰石发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，在吸收塔低槽内鼓入大量空气，使亚硫酸钙氧化成硫酸钙，结晶分离得副产品石膏。因此过程主要分为吸收和氧化两个步骤：（1）SO2的吸收石灰石料降在吸收塔内生成石膏降，主要反应 如下： CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO32H2O+CO2

CaS03 1/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca HS03 2 (2)亚硫酸钙氧化由于烟气中含有02因此在吸收过程中会有氧化副反应发生。在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的CaS03 1/2H2O氧化生成CaS04 2H2O 2CaSO3 1/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO42H2O 由于在吸收过程中生成了部分Ca(HS0)3 2，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的S02： Ca (HS03 2+1/202+ H2O=CaSO42H2O+ S02 亚硫酸钙氧化时，其离子反应可表达为： CaS03 1/2H2O+H+ Ca2++ HSO—+1/2H2O HS03—+1/202 S042—+H+ Ca2++ SO42-+2H2O CaSO42H2O 由以上反应可见，氧化反应必须有H+存在，浆液的PH值在6以上时，反应就不能进行。在吸收S02过程中，一般石灰石的PH值为5?6,石灰石的PH值为6?乙吸收剂的粒度越细越好。 2 影响石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的因素分析 湿法烟气脱硫工艺中，吸收塔循环浆液的PH值、液气比、烟速、浆液洗涤温度、钙硫比、石灰石浆液颗粒细度、浆液停留时间等参数对烟气脱硫系统的设计和运行影响较大。