石灰湿法脱硫中脱硫塔设计技术要点分析

石灰湿法脱硫中脱硫塔设计技术要点分析

姚亮

天津国环节能科技有限公司

摘要：随着我国重工业的不断发展，许多企业都开始使用燃煤锅炉，在燃煤锅炉使用的过程中，产生了许多的有毒气体，不仅会造成严重的环境污染，使大量的有毒气体飘散到空中，同时也会极大地危害到人们的身体健康。目前，我国的火力发电站以及类似的大型设备常用燃煤锅炉设备，因此，如何解决燃煤锅炉的烟气是大型发电站需要考虑的重点问题。

关键词：燃煤锅炉；烟气治理；脱硫脱硝技术；探究

1燃煤锅炉烟气组成及危害

燃煤锅炉在使用过程中，煤炭会发生两种反应：一种是完全燃烧，会产生大量的二氧化碳和少量的二氧化硫；另一种是不完全燃烧，会产生一氧化碳、二氧化硫以及二氧化氮等。每种烟气组成都是有害气体，如果不经过有效的处理就直接排放，会造成严重的大气污染，影响人体健康。燃煤锅炉烟气中的二氧化硫和二氧化氮是危害最大的两种有害气体，在大气中积聚会形成酸雨，并且随着雨水进入土壤中，导致土壤出现酸化，破坏土壤原有的平衡，导致农作物减产。另外，酸雨对河流和生活水源造成的影响也不容忽视，会导致水质酸性化，影响水生植物生长［1］。

2石灰石湿法脱硫工艺详解

2.1 吸收塔浆液pH值对脱硫的影响详解

石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔多采用圆柱体结构喷淋塔型式，烟气从吸收塔下侧进入，与吸收浆液逆流接触，在塔内进行吸收反应，经吸收剂洗涤脱硫后的净烟气，通过吸收塔的除雾器后排出吸收塔。吸收塔主要设备有喷淋层及喷嘴、除雾器、浆液循环泵、氧化风机、搅拌器等。

实验证明，浆液pH值是影响脱硫效率、脱硫产物成分的关键参数。浆液pH值对脱硫中是否可以反应完全等过程起着决定性作用。pH值会影响反应物的溶解度，因为溶解度的不同会降低反应的速度，从而影响效率。且产物也会随酸碱度的变化而变化。SO2的吸收速率也会降低，更难溶于浆料中，效率大大降低，并且随着pH值降低，酸度增强，会有一定程度的腐蚀。此外，pH值过高可能使脱硫产物结晶在管道或其他部位上，会加剧管道和喷嘴的结垢与磨损。

2.2 吸收塔浆液浓度对脱硫效率的影响

影响脱硫效果的吸收塔浆液成分主要包括碳酸钙、盐酸不溶物和亚硫酸钙。在脱硫系统中，吸收塔浆液的浓度不断增加，这将逐渐减少亚硫酸钙CaSO3·0.5H2O与O2的接触机会，浆液量持续增加将引起吸收剂过饱和聚集，这使石灰石被屏蔽并阻碍了吸收液中二氧化硫与碳酸钙的接触。另外，二氧化硫的累积增加导致pH值降低，减缓了吸收塔SO2的吸收速率，降低了脱硫效率。一般要求亚硫酸钙质量分数在0.3%以下［2］。

2.3 液气比对脱硫效率的影响

SO2的吸收主要是烟气中的二氧化硫借助氧气的氧化作用与碳酸钙进行化学反应。如图1为一定的时间内，吸收装置内石灰石浆液的喷淋量与脱硫吸收反应装置的烟气量比值。

3优化脱硫效率的方法

3.1吸收液的pH值要符合标准

吸收液的pH值为5.0左右，上下不要超过0.5。超过或者低于这个数值范围都会影响脱硫工作的效率。若pH值超过5.5，虽然不影响化学反应效率，但是会影响系统的运行效率。产物会以固态的物理存在方式依附于设备内部，尤其是各类管道。管道的清理是很繁琐的工作，若泵体堵塞，清理的时候更会延长。所以不可以让pH值过高；若pH值过低，尤其是低于4.0后，会影响石膏产出的质量，影响硫化物的吸收效率。因为最佳反应效率的环境是5.0左右，酸的强度每增加1.0，对设备的抗腐蚀能力要求也会增强些。酸度过低会腐蚀设备，设备抗腐蚀性能越强造价也会越加高昂。所以要科学控制吸收液的pH值范围［3］。

3.2把握好液气比例及入口烟气的含硫量

吸收液越多，烟气越少，则单位体积内的烟气越反应完全。但是这样也会导致吸收液的利用率低下，硫化物气体无法与石灰石发生充分的反应，导致无法达到脱硫的目的。所以需要合理计算吸收液和烟气的比例，让烟气中的硫化物和吸收液的反应达到动态平衡。首先要控制反应液的浓度，然后控制塔入口烟气的含硫浓度，保证脱硫反应充分和石灰石的利用率。

3.3简析石灰石的品质如何影响脱硫反应

石灰石本身的纯度和颗粒大小是影响脱硫反应的重点因素。石灰石颗粒越细，越会促进吸收。经大量数据分析，纯度90%以上最好；石灰石颗粒度控制在325毫米；酸不可溶物控制在3%以内的石灰是脱硫效果最好的石灰。这样让反应更加高效、彻底。

4吸收塔主要故障及处理

4.1 浆液循环泵压力低

浆液循环泵压力低的主要原因有：①管线堵塞；②喷嘴堵；③相关阀门开/关不到位；④泵的出力下降。针对上述情况，可采取的处理措施有：①清理管线； ②清理喷嘴；③检查并校正阀门状态［4］。

4.2 浆液循环泵振动

浆液循环泵振动的主要原因有：①泵和管路中没有完全排气或灌满液体；②泵变形歪曲或与管路产生共振；③吸入水头过高；④轴承损坏；⑤额定流量不足；⑥泵反向压力低于规定值；⑦机组组装不准确；⑧转动组件不平衡。 针对上述情况可采取的处理措施有：①排气，灌满液体； ②检查管路连接和泵的固定情况；③检查、调整水位，全部打开进口阀门；④换新轴承；⑤增大最小额定流量；⑥正确地调整运行点；⑦检查联轴器，如果必要则重新组装；⑧清理叶轮，叶轮重做平衡

［4］。

4.3氯离子浓度高

氯离子浓度高会加剧吸收塔内金属件腐蚀，影响石膏品质，降低吸收塔浆液的使用效率，增加脱硫剂耗量和设备电耗。概括其主要原因有：①水质不符合设计要求；②长时间没有排放，造成氯离子富集；③进入脱硫系统中的烟尘浓度超标；④废水旋流器堵塞杂物，溢流流量小；⑤滤液水氯离子浓度高，通过制浆再返回吸收塔，造成吸收塔氯离子浓度持续高；⑥吸收塔除雾器冲洗水未投或冲洗水量低。 针对上述情况可采取的处理措施有：①向系统外大量排放废水，补加工艺水；②提高电除尘效率，控制进入脱硫系统的飞灰量；③提高废水旋流器入口压力，清除旋流器杂物，加大废水排放流量；④尽快投入除雾器冲洗，增大冲洗水量。

5结语

在工业不断发展的背景下，燃煤锅炉的使用越来越广泛，如何处理好工业生产与环境污染之间的矛盾问题是关键，要求各生产企业立足于工业生产技术现状，对锅炉烟气的特点以及治理现状进行深入研究，选择合适的除尘技术、脱硫技术以及脱硝技术，提高烟气治理效果，减少有害物质排放。随着现代科学技术的不断发展，烟气处理技术也在不断发展，无论是除尘设备、脱硫脱硝设备，还是各种烟气治理技术，都在不断改进与创新中。烟气治理效率不断提升，工业生产造成的环境污染也得到了有效控制，可满足我国可持续发展的现实需求。

参考文献：

［1］史会莹，乔文广.燃煤锅炉的烟气治理和脱硫脱硝关键技术研究[J].资源节约与环保，2019（4）：48.

［2］张欢，陈新顺.燃煤锅炉烟气治理方法及脱硫脱硝技术研究[J].山东工业技术，2019（3）：61.

［3］张小茹.石灰石-石膏湿法脱硫运行中问题及处理［J］. 科技与创新，2016（8）：80.

［4］王曙光.FGD 浆液循环泵主要故障分析及对策［J］.科 技创业家，2013（23）：53.