影响脱硫效率的因素

(3)影响脱硫效率的因素

① 吸收剂

石灰石浆液的实际供给量取决于CaCO 3的理论供给量和石灰石的品质。最终影响到石灰石浆液实际供给量的是石灰石的浓度和石灰石的品质,其中影响石灰石品质的主要因素是石灰石的纯度,石灰石是天然矿石,在其形成和开采的过程中难免会含有杂质,石灰石矿中CaCO 3的含量从50%~90%分布不均。送入同量的石灰石浆液,纯度低的石灰石浆液难以维持吸收塔罐中的pH 值,使脱硫效率降低,为了维持pH 值必须送入较多的石灰石浆液,此时会增加罐中的杂质含量,容易造成石膏晶体的沉积结垢,影响到系统的安全性。

运行中应尽量采用纯度高的石灰石,易于控制灰浆的pH 值,保证系统的脱硫效率和运行安全稳定性。

现在的湿法脱硫工艺的脱硫率至少要达到95%,工艺上一般掌握石灰石浆液浓度在20%左右。

为了尽可能提高浆液的化学反应活性,增大石灰石颗粒的比表面积是必要的,因此,在湿式石灰石-石膏法中使用的石灰石粉,其颗粒度大都在40~60μm之间。 ② 液气比

液气比(L/G)是一个重要的WFGD 操作参数。是指洗涤每立方米烟气所用的洗涤液量,单位是L/m3。

脱硫效率随L/G的增加而增加,特别是在L/G较低的时候,其影响更显著。增大L/G比,气相和液相的传质系数提高,从而有利于SO 2的吸收,但是停留时间随L/G比的增大而减小,削减了传质速率提高对SO 2吸收有利的强度。在实际应用中,对于反应活性较弱的石灰石,可适当提高L/G比来克服其不利的影响。 一般适当的L/G比操作范围为15~25。

③ pH 值

浆液的pH 值WFGD 装置运行中需要重点检测和控制的化学参数之一,它是影响脱硫率、氧化率、吸收剂利用率及系统结垢的主要因素之一。脱硫效率随pH 值的升高而提高。低pH 值有利于石灰石的溶解、HSO 3-的氧化和石膏的结晶,但是高pH 值有利于SO 2的吸收。pH 对WFGD 的影响是非常复杂和重要的。工业WFGD 运行结果表明较低的pH 值可降低堵塞和结垢的风险。因此,在石灰石石膏湿法烟气脱硫中,pH 值控制在5.0~6.0之间较适宜。

④ 钙硫比

钙硫比(Ca/S)摩尔比反映了进入吸收塔的吸收剂所含钙量与烟气中所含硫量的摩尔比。

根据国外湿式石灰石石膏法脱硫法的运行经验Ca/S比的值必须大于l.0,当Ca/S=1.02~1.05时,脱硫效率最高,吸收剂具有最佳的利用率;

当Ca/S低于1.02或高于1.05以后,吸收剂的利用率均明显下降,而且当钙硫比大于1.05以后,脱硫率开始趋于稳定。如果Ca/S增加过多,还会影响到浆液的pH 值,使浆液的pH 值偏大,不利于脱硫反应的进行,脱硫效率降低。

⑤ 烟气流速

比较典型的逆流式吸收塔烟气流速一般在2.5~5m/s的范围内,大多数的FGD 装置吸收塔的烟气设计流速选取为3~4m/s,并趋向于更高的流速。国外FGD 装置的运行经验表明,在SO 2脱除率恒定的情况下,液气比L/G随着吸收塔烟气流速的升高而降低,带来的直接利益是可以降低吸收塔和循环泵的初投资,虽然增压风机的电耗要增加,但可由循环泵降低的电耗冲减。

因此,吸收塔烟气设计流速的选取是一个技术经济的综合比较,随着吸收塔的设计不断改进,烟气和浆液的反应吸收过程不断改善,设计和运行的烟气流速也在趋于提高。

⑥ 浆液停留时间的影响

浆液在反应池内停留时间长有助于浆液中石灰石与SO 2完全反应,并能使反应生成CaSO 3有足够的时间完全氧化成CaSO 4,形成粒度均匀、纯度高的优质脱离石膏。但是,延长浆液在反应池内停留时间会导致反应池的容积增大,氧化空气量和搅拌机的容量增大,土建和设备费用以及运行成本增加。

⑦ 吸收液过饱和度的影响

石灰石浆液吸收SO 2后生成CaSO 3和CaSO 4。石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度,在循环操作中,当超过某一相对饱和度值后,石膏晶体就会在悬浊液内已经存在的石膏晶体上生长。当相对饱和度达到某一更高值时,就会形成晶核,同时石膏晶体会在其他物质表面上生长,导致吸收塔浆液池表面结垢。此外,晶体还会覆盖那些还未及反应的石灰石颗粒表面,造成石灰石利用率和脱硫效率下降。一般在实际工程运行的pH 值下,还会生成一小部分的半水硫酸钙沉淀,这也是造成设备结垢的原因这样之一。

(3)影响脱硫效率的因素

① 吸收剂

石灰石浆液的实际供给量取决于CaCO 3的理论供给量和石灰石的品质。最终影响到石灰石浆液实际供给量的是石灰石的浓度和石灰石的品质,其中影响石灰石品质的主要因素是石灰石的纯度,石灰石是天然矿石,在其形成和开采的过程中难免会含有杂质,石灰石矿中CaCO 3的含量从50%~90%分布不均。送入同量的石灰石浆液,纯度低的石灰石浆液难以维持吸收塔罐中的pH 值,使脱硫效率降低,为了维持pH 值必须送入较多的石灰石浆液,此时会增加罐中的杂质含量,容易造成石膏晶体的沉积结垢,影响到系统的安全性。

运行中应尽量采用纯度高的石灰石,易于控制灰浆的pH 值,保证系统的脱硫效率和运行安全稳定性。

现在的湿法脱硫工艺的脱硫率至少要达到95%,工艺上一般掌握石灰石浆液浓度在20%左右。

为了尽可能提高浆液的化学反应活性,增大石灰石颗粒的比表面积是必要的,因此,在湿式石灰石-石膏法中使用的石灰石粉,其颗粒度大都在40~60μm之间。 ② 液气比

液气比(L/G)是一个重要的WFGD 操作参数。是指洗涤每立方米烟气所用的洗涤液量,单位是L/m3。

脱硫效率随L/G的增加而增加,特别是在L/G较低的时候,其影响更显著。增大L/G比,气相和液相的传质系数提高,从而有利于SO 2的吸收,但是停留时间随L/G比的增大而减小,削减了传质速率提高对SO 2吸收有利的强度。在实际应用中,对于反应活性较弱的石灰石,可适当提高L/G比来克服其不利的影响。 一般适当的L/G比操作范围为15~25。

③ pH 值

浆液的pH 值WFGD 装置运行中需要重点检测和控制的化学参数之一,它是影响脱硫率、氧化率、吸收剂利用率及系统结垢的主要因素之一。脱硫效率随pH 值的升高而提高。低pH 值有利于石灰石的溶解、HSO 3-的氧化和石膏的结晶,但是高pH 值有利于SO 2的吸收。pH 对WFGD 的影响是非常复杂和重要的。工业WFGD 运行结果表明较低的pH 值可降低堵塞和结垢的风险。因此,在石灰石石膏湿法烟气脱硫中,pH 值控制在5.0~6.0之间较适宜。

④ 钙硫比

钙硫比(Ca/S)摩尔比反映了进入吸收塔的吸收剂所含钙量与烟气中所含硫量的摩尔比。

根据国外湿式石灰石石膏法脱硫法的运行经验Ca/S比的值必须大于l.0,当Ca/S=1.02~1.05时,脱硫效率最高,吸收剂具有最佳的利用率;

当Ca/S低于1.02或高于1.05以后,吸收剂的利用率均明显下降,而且当钙硫比大于1.05以后,脱硫率开始趋于稳定。如果Ca/S增加过多,还会影响到浆液的pH 值,使浆液的pH 值偏大,不利于脱硫反应的进行,脱硫效率降低。

⑤ 烟气流速

比较典型的逆流式吸收塔烟气流速一般在2.5~5m/s的范围内,大多数的FGD 装置吸收塔的烟气设计流速选取为3~4m/s,并趋向于更高的流速。国外FGD 装置的运行经验表明,在SO 2脱除率恒定的情况下,液气比L/G随着吸收塔烟气流速的升高而降低,带来的直接利益是可以降低吸收塔和循环泵的初投资,虽然增压风机的电耗要增加,但可由循环泵降低的电耗冲减。

因此,吸收塔烟气设计流速的选取是一个技术经济的综合比较,随着吸收塔的设计不断改进,烟气和浆液的反应吸收过程不断改善,设计和运行的烟气流速也在趋于提高。

⑥ 浆液停留时间的影响

浆液在反应池内停留时间长有助于浆液中石灰石与SO 2完全反应,并能使反应生成CaSO 3有足够的时间完全氧化成CaSO 4,形成粒度均匀、纯度高的优质脱离石膏。但是,延长浆液在反应池内停留时间会导致反应池的容积增大,氧化空气量和搅拌机的容量增大,土建和设备费用以及运行成本增加。

⑦ 吸收液过饱和度的影响

石灰石浆液吸收SO 2后生成CaSO 3和CaSO 4。石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度,在循环操作中,当超过某一相对饱和度值后,石膏晶体就会在悬浊液内已经存在的石膏晶体上生长。当相对饱和度达到某一更高值时,就会形成晶核,同时石膏晶体会在其他物质表面上生长,导致吸收塔浆液池表面结垢。此外,晶体还会覆盖那些还未及反应的石灰石颗粒表面,造成石灰石利用率和脱硫效率下降。一般在实际工程运行的pH 值下,还会生成一小部分的半水硫酸钙沉淀,这也是造成设备结垢的原因这样之一。


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