湿法烟气脱硫系统脱硫效率影响因素分析

湿法烟气脱硫系统脱硫效率影响因素分析

电站石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统模型是基于非稳态理论上建立起来的，这个模型分别描述了喷淋塔吸收段和氧化段的工艺过程。在吸收段又建立了四个子模型，分别为二氧化硫吸收、石灰石溶解、液滴运动、石膏结晶；而在氧化段，则是根据物料平衡建立了守恒方程。石灰石-石膏湿法烟气脱硫在火电厂脱硫中占有极其重要的地位。

标签：湿法烟气脱硫系统；火电厂；脱硫效率；影响因素

随着工业的发展，如今的环境已经变得越来越恶劣，在很多的地区，都已经出现了雾霾天气，空气质量受到了非常严重的影响，对于人们的身体健康造成了严重的威胁。而之所以会使得空气的质量受到影响，最为主要的污染物就是二氧化硫，对于一个能源资源以煤炭为主的国家来说又不可避免这种情况。在工业生产尤其是火电厂中减少二氧化硫的排放就成了当今各火电厂最重要的探讨问题。

1 石灰石-石膏脱硫工艺流程

石灰石-石膏湿法脱硫的工艺主要是通过增加风机将锅炉引风机所排出的原烟气导入脱硫系统，然后再经过气-气加热器在进行热交换之后使得烟气进入到吸收塔，在烟气进入到吸收塔之后，原烟气会从下到上经过塔身，在吸收塔中，喷淋系统会喷出雾状的石灰石浆液，并且雾状石灰石浆液与原烟气的喷射方向是相反的，原烟气在脱硫之后，在经过喷淋系统上部的除雾器将烟气所携带的雾滴去除之后，再经烟囱排出。

2 主要工艺系统设备及功能

2.1 排气系统

烟气挡板而言，它是脱硫装置进入以及推出运行的一个重要设备，可以将烟气挡板分为增压风机进出口挡板以及净烟气挡板两类，增压风机进出口挡板都是安装在增加风机的进口和出口的，并且是由双层烟气挡板所组成的，在将挡板关闭之后，双层烟气挡板之间连接密封空气，从而就能够使得FGD系统内的防腐衬胶不遭到破坏。在经过了湿法脱硫之后，烟气的温度一般会保持在46～55℃之间，而且此时烟气还含有饱和水汽、残余的二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化物，由于其中还携带有硫酸根、烟硫酸根盐等物质，如果不对其进行有效的处理而直接加以排放，就十分容易形成酸雾，同时也会使得烟气的抬升高度以及正常扩散受到影响。

2.2 吸收系统

在整个吸收系统之中，最为关键的设备就是吸收塔，吸收塔本身也是FGD设备的一个核心装置，整个吸收过程都需要在吸收塔中完成。二氧化硫的浆液会

落入到吸收塔底部的反应槽之中，然后再经过脱硫循环泵和补充的石灰石浆液作用，使其再次从吸收塔上的喷淋系统喷出，从而使得烟气中的二氧化硫能够得到有效的洗涤。而混合浆液在反应槽内则是通过外置的氧化风机供给空气，从而使亚硫酸根氧化成石膏。

3 双膜理论模型

双膜理论是一个经典的传质机理理论，早在1923年，惠特曼和刘易斯就提出了该理论，它是一个界面传质动力学的理论，通过对于这一理论的运用，较好地阐述了液体吸收剂对于气体吸收质吸收的过程，因为气体吸收是气相中的吸收值经过相际传递到液相的一个过程，所以说在气体和液体发生了相互接触之后，即使是在流体的主体中已经产生了湍流，气液相际的两侧仍然分别存在稳定的气体滞留层和液体滞留层，而吸收的过程则是吸收质分子从气相主体运动到气膜面，然后再以分子扩散的方式通过气膜到达气液两相界面的一个过程，在界面上吸收质会溶入液相，然后再从液相界面以分子扩散方式通过液膜进入到液相主体。

4 影响脱硫效率的主要因素

在运用湿法脱硫的过程中，脱硫的效率和原烟气参数以及设备的运行方式都有着非常密切的关系，很多因素都会同时作用于这一个过程，如果所使用的煤种在变换，在实际的运行过程中，二氧化碳进口浓度也会不断波动，所以就使得脱硫率不是十分稳定，如果原烟气中的二氧化硫浓度突然升高，脱硫率又会出现下降的情况，如果能够对于设备的运行方式加以有效的控制，就能够使得FGD能够具有较高而且十分稳定的脱硫率。在实际的应用中，发现吸收塔浆液pH变化、入口烟气温度、入口烟气二氧化碳浓度等对脱硫率的影响规律。

4.1 入口烟气温度

实际运行过程中，机组负荷变化较频繁，FGD进口烟温也会随之波动，对脱硫率有一定的影响。如果其它的参数相对固定，那么气体的溶解度往往会随着温度的降低而升高，所以说如果吸收塔的温度越低，实际上是越有利于二氧化硫溶于浆液，从而形成硫酸氢根，达到脱硫的目的。另一方面，脱硫化学平衡反应实质上是一个放热反应，低温会更加有利于反应向生成硫酸根的方向进行。所以，不管从溶解度还是反应方向来说，吸收塔温度越低，对于脱硫效率的提高实质上是十分有利的，净烟气出口的温度是有一定标准的，如果温度太低，就达不到排放标准。综合考虑净烟气出口温度标准和能使脱硫效率达到最高的温度，将吸收塔入口烟温应控制在一定范围内。

4.2 入口烟气二氧化硫浓度

二氧化硫的吸收实质上是一个可逆反应，各个组分的浓度都会对于平衡浓度形成制约，依据双膜理论，如果其他的因素保持不变，使得吸收塔入口处的烟气中二氧化硫浓度得以增加，一方面能增大脱硫效率，二氧化硫的浓度增大就使得

气相主体中二氧化硫的分压增大，这样就能够使得气液传质的推动力得以有效的增加，十分有利于二氧化硫通过浆液表面向浆液内部进行扩散，使得反应的速度大大增加，从而进一步地提高脱硫效率。但是另一方面，由于过高的二氧化硫浓度会使得浆液中的碱性加速耗尽，从而使得吸收二氧化硫的液膜阻力大大增加，进而造成脱硫效率的降低。因此，入口烟气的二氧化碳浓度设计应综合考虑煤种、烟气的脱硫效率、成本核算等实际情况。

4.3 液气比及浆液循环量

液气比指在吸收塔、解吸塔、凉水塔等气液接触设备中液体与气体的流量之比。酸性气体的吸收所需要的表面积是由液气比来决定的，如果保证其它的参数固定不变，而使得液气比提高，这样就相当于使得吸收塔的喷淋密度得以增加，从而有效地增加气液之间的接触面积，进而有效地使得吸收过程中的推动力得以增加，从而有效地提高脱硫的效率。二氧化硫和吸收液之间往往存在着一个气液平衡，如果液气比超过了一定的限值，会使得吸收剂以及动力的消耗急剧增加，但脱硫效率却几乎没有什么改变。

如果对于浆液的循环量加以增加，就会使得碳酸钙和二氧化硫接触反应的机会大大增加，从而也能够使得二氧化硫的去除率得以提高。增加浆液的循环量，将促进混合浆液中的亚硫酸根氧化成硫酸根，有利于石膏的形成。

4.4 吸收塔浆液pH值

在一定范围内随着吸收塔浆液pH的升高，脱硫率一般也呈上升趋势，因为高pH意味着浆液中有较多的碳酸钙存在，对脱硫当然有益，但pH增大到6.5以上脱硫率不会继续升高，反而降低，原因是随着氢离子浓度的降低，钙离子的析出越来越困难。而且如果pH值过高，实质上对于亚硫酸盐的氧化是非常不利的，如果这样，不仅仅会使得脱硫产物十分容易达到过饱和而结晶在吸收塔内壁以及部件的表面上，进而形成结垢。而且还会对于脱硫产物石膏的纯度造成严重的影响，对于石膏的脱水以及利用都是十分不利的。因此，吸收塔浆液的pH值要综合考虑石灰石的溶解和二氧化硫的吸收情况，将浆液pH控制在5.0-5.8范围之间。

5 结束语

文章根据石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，同时再结合双膜模型进行了分析，对于影响湿法烟气脱硫效率的因素进行了总结，最后得出了如下的结论：二氧化硫吸收反应过程是受到多方面因素的共同作用的，当前要想使得脱硫效率得到有效的提高，相关企业必须要做好系统的优化设计和经验总结，这对今后的脱硫装置的安全稳定运行具有极其重要的意义，也对烟气脱硫系统的合理、经济、安全运行有很大帮助。

参考文献

[1]王彪.石灰石湿法烟气脱硫效率影响因素分析[J].自动化应用，2014（4）.

[2]王聪，乔京改.分析影响脱硫效率的各种因素[J].化工管理，2013（24）.