火电厂石灰石湿法脱硫效率的影响因素和提高措施

魏利苔

一、概述

石灰石/石膏湿法烟气脱硫FGD（Flue gas desulfurization）工艺技术在我国火力发电厂锅炉烟气脱硫中有着广泛的应用，但近年来，随着国家对环保的日益重视，对SO2等污染物的排放要求越来越严格，要满足国家标准的新要求，作为火力发电厂，只能通过分析影响FGD系统运行效率的因素，并对其加以严格控制，从而提高脱硫效率，有效的降低SO2排放量。本文根据多年从事脱硫工作的一些经验和本厂脱硫运行情况，对影响FGD脱硫效率的因素进行分析，并尝试提出相应的解决方案。

二、石灰石/石膏湿法烟气脱硫的原理和工艺流程

从电除尘器出来的烟气通过增压风机进入吸收塔，而石灰石浆液则从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中，上升的烟气与沿喷雾塔下落的石灰石浆液接触。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。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，脱硫后的烟气穿过除雾器，除去悬浮水滴，由烟道进入烟囱排入大气中。而石灰石浆液中的碳酸钙则与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，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。石灰石和工艺水通过石灰石制浆装置制浆后由加浆泵补充至吸收塔。石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程见图1

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三、影响烟气脱硫效率的因素

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，当处理煙气量及原烟气中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。

3.对循环浆液pH值的控制

循环浆液的pH值是运行人员控制烟气脱硫效率的主要参数，提高循环浆液的pH值可直接提高脱硫系统的脱硫效率。pH值过低，能提高石膏的品质，但不能保证脱硫效率；而pH值过高，会造成石灰石粉的浪费，降低了石膏的品质，增加了循环浆液的密度，加大了对设备的磨损。并且当循环浆液pH值大于5.7后，再提高pH值对提高脱硫效率影响并不大，一般运行控制pH值不大于6。目前我厂脱硫系统循环浆液pH值控制在4.8～5.2之间。

4.提高液气比

液气比是指吸收塔洗涤单位体积的烟气需要的循环浆液量。在其它条件不变的情况下，增加吸收塔循环浆液量即增大液气比，脱硫效率随之升高。在运行中，为保证脱硫效率，应适时增加浆液循环泵的运行台数。

5.保持吸收系统的钙硫摩尔比稳定（Ca/S）

保证脱硫系统运行的效率和稳定性， Ca/S过低不能滿足运行要求，使系统脱硫效率降低。但是Ca/S过高，又使石膏的品质降低。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的含量百分比、石灰石的活性、石灰石的细度，对脱硫效率都有影响，因此在运行中，应加强对入口石灰石粉品质的检查和控制，以保证脱硫效率的稳定。

7.循环浆液密度

当循环浆液密度过高时，浆液黏度增大，相对减小了浆液与烟气的接触面积，造成浆液中离子的扩散速度变慢，降低了SO2向浆液中的传质速度。因此在运行中应控制好循环浆液的密度，现我厂脱 硫系统循环浆液密度控制在1080——1200kg/m3 ，系统能够稳定运行。

五、结束语

运行中通过对SO2吸收系统各运行参数的控制，目前，我厂烟气脱硫系统运行稳定，各项指标合格。但是影响石灰石——石膏湿法烟气脱硫效率的因素是复杂的、多方面的，我们还将在今后的运行中，探索出更加有效可靠的控制方式。