石灰石/石灰濕法脫硫系統中影響脫硫效率的因素分析
目前石灰石/石灰濕法脫硫是世界上運用較多的一種脫硫工藝,其工藝技術成熟,機組容量大,石灰/石灰石資源豐富,成本低廉,對應脫硫的運行成本低。對于石灰石/石灰濕法脫硫系統,影響其脫硫效率的因素主要有以下幾個方面:

從工藝角度來說吸收劑中CaCO3/CaO的含量越高越好,以便能獲得更高的吸收劑利用率和更少雜質的脫硫石膏渣,所以吸收劑的品質很關鍵。另外石灰石/石灰是通過研磨成漿液后添加到脫硫塔內的,吸收劑的顆粒粒度越小,在漿液體系中與液相接觸的比表面積越大,它與二氧化硫的反應會更快、更充分,相對的吸收劑利用率和脫硫劑將更高。但是更小或超細的石灰石/石灰顆粒,必將造成研磨系統的功耗及設備投資增加。因此,工程上要求石灰石/石灰的粒徑滿足90%的通過250目。


入口SO2濃度對脫硫效率的影響程度取決于液相堿度。在其它條件不變的情況下,當煙氣中的SO2濃度增加時,脫硫效率會有所下降,較高濃度的SO2將迅速耗盡液相堿度,導致吸收SO2的液膜阻力增加。


脫硫效率隨著煙氣溫度的升高而降低,過高的煙氣溫度不利于SO2的吸收,但是煙氣溫度過低也會降低脫硫效率。

脫硫效率會隨著煙氣中的氧含量增加而呈上升的趨勢。煙氣中的氧氣會氧化脫硫產生的亞硫酸鈣,加快CaSO4·2H2O的形成。


煙氣中的煙塵在一定程度上會阻礙SO2與脫硫劑的接觸,降低脫硫劑中Ca2+的溶解速率。

提高塔內煙氣流速可提高氣液兩相的湍動,降低煙氣和液滴間的膜厚度, 提高傳質效果,增加了脫硫效率。但氣速增加,又會使氣液接觸時間縮短,脫硫效率可能下降,這樣要求增加塔高,進而增加設備的投資費用,實際中煙速提高還影響除霧效果。目前,將吸收塔內煙氣流速控制在3~5m/s較合理。


液氣比是指與流經吸收塔單位體積煙氣量相對應的漿液噴淋量。提高液氣比相當于增大了吸收塔內的噴淋密度使液氣間的接觸面積增大,傳質單元數將隨之增大, 脫硫效率也將增大。但是在實際工程中,提高液氣比會使漿液循環泵的流量增大, 從而增加設備的投資和能耗。液氣比的最佳范圍根據煙氣中SO2濃度進行合理選擇。


在一定范圍內隨著吸收塔漿液pH值的升高,脫硫效率呈上升趨勢,因為高pH值意味著漿液中有較多的CaCO3或Ca(OH)2存在,有利于脫硫。但高pH值時排出的石膏漿液中石灰石的含量也增加了,直接導致的后果是系統吸收劑利用率降低。在低pH值時,亞硫酸鈣的溶解度增加,但對石灰石的溶解是不利的,最終導致脫硫效率降低。pH值一般應維持在4.5~5.5之間,保證石灰石的溶解及SO2的吸收,此時脫硫效率一般在98%以上。
總之,SO2吸收反應過程受參與反應的各個因素影響,既有物理因素也有化學因素。主要體現在:吸收劑顆粒粒度越小,吸收劑利用率和脫硫效率將越高;脫硫效率隨著其入口SO2濃度的增大而減小;脫硫效率隨著入口煙氣溫度的升高而降低;煙氣中O2含量高、粉塵濃度低都對脫硫反應有利。另外,吸收塔內煙氣流速、液氣比及漿液的pH值對脫硫效率也有很大的影響。

