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摘要:
目前国内湿法烟气脱硫系统普遍采取强制氧化方式,而影响湿法烟气脱硫氧化效果的主要因素有氧化空气量、pH值、吸收塔液位高度、石灰石注入方式等,各个因素对脱硫系统的氧化效果不尽相同,且必须综合考虑对整个脱硫系统的影响。
关键词:
烟气脱硫强制氧化氧化空气量pH值注入方式
中图分类号:
X701.3文献标识码:
A文章编号:
1007-3973(2013)002-048-02
湿法烟气脱硫是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的脱硫手段,石灰石/石膏湿法脱硫法的应用技术非常成熟,已成为当今烟气脱硫工艺的主流。
湿法烟气脱硫过程是气液反应,其脱硫反应速度快,脱硫效率和吸收剂利用率高,运行可靠性高,其副产物——石膏具有一定的商业价值。
氧化过程是石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的一个重要化学过程,吸收塔浆液中的亚硫酸钙经氧化生成硫酸钙。
控制好氧化过程能有效的防止脱硫系统设备结垢,提高石膏的综合利用率。
本文主要就影响脱硫系统氧化效果的因素进行论述。
1强制氧化反应机理
2对氧化效果的影响因素
2.1氧化空气量
氧化空气量是氧化过程中最重要的参数,氧化空气除了起氧化作用外,还使得浆液的湍流更加激烈,有利于氧气在浆液中的传质过程,所以氧化空气量是否充足,不仅影响最终副产物的品质,同时对系统的吸收性能也会有很大的影响。
某电厂因为氧化风机的出力低于设计值,导致浆液中的亚硫酸钙含量一直高于30%,所产的副产物石膏品质非常差,电厂最终通过改造大容量氧化风机的方法,解决了脱硫系统的氧化问题,使得所产的石膏品质合格。
但需注意的是,氧化空气的量并不是越大越好,如果空气流量超过液流分散能力时会导致大量气泡涌出,出现泛气现象,使搅拌器输送流量下降,则不能达到预期的氧化效果,反而造成能耗的浪费。
2.2氧化方式
强制氧化采用的最成熟的两种方法分别为管网喷雾式(FAS)和搅拌器与空气喷枪组合式
(ALS)。
FAS与ALS氧化方式各有利弊,各个电厂采取的氧化方式也不尽相同,FAS的喷嘴均布于整个吸收塔的截面,分布更均匀,氧化空气利用率高,但由于FAS的喷嘴直径小,普遍认为FAS容易造成氧化风管的堵塞,故FAS的运行方式也不相同,为防止堵塞,氧化风机必须连续运行,对设备的可靠性及能耗都相对较高。
ALS的氧化空气利用率相对FAS较
小,但ALS的氧化风管不易堵塞,且不用连续运行,可随脱硫系统同事投运和停运。
总的来说两种方式都是比较好的氧化方式。
2.3pH 值
pH 值是影响脱硫系统性能的一个综合因素,既影响脱硫系统的吸收效率,又影响脱硫系统的氧化效果。
李仁刚研究认为浆液中H2SO3、HSO3-和SO32-随pH值改变均会发生变化。
反应方向很大程度上取决于吸收液的pH值。
当pH6时,则主要生成SO32-。
在石灰石烟气脱硫工艺中,最理想pH值范围在4~6之间。
且在此范围内,pH值越低氧化效果越好。
但pH值同时是影响着脱硫系统吸收效果的主要因素,脱硫效率同样也会随pH值的改造边而发生较
大变化,随着石灰石的消耗,pH值将缓慢下降,由5.95降到5.0。
但相比之下脱硫率则下降较快,由91.4%降到66.3%。
这说明:
(1)石灰石浆液的溶解速率与消耗速率基本达到动态平衡,pH值变化不大,但此时转变成液相的阻力已逐渐增大,对脱硫率的影响很大。
同时,气相阻力也同样存在影响因素,即此阶段的传质阻力由气液两相共同控制。
(2)浆液的pH值在5~6时,pH值对脱硫率的影响较大,pH值每下降0.1,脱硫率平均下降2.7%。
综合考虑脱硫系统的pH一般控制在5.1~5.8之间,此时吸收液的缓冲性较好,
pH值易于控制,氧化效果及吸收效果得到了均衡考虑。
2.4浆池液位高度
吸收塔浆池液位高度对氧化效果有一定的影响,增高吸收塔液位的高度可以增加氧化空气与浆液的传质时间,提高氧化空气的利用率(氧化空气量充足的情况下)。
某厂吸收塔的溢流液位设计为8.7m,正常运行液位应当在7.4-8.2m,但由于吸收塔浆液曾经数次倒流进原烟气烟道内,再加上经常出现溢流现象,因而电厂运行方面采取了降低液位运行的方式,实际液位一般控制在6.5以下,导致浆液中亚硫酸钙含量一直偏高,电厂方通过加消泡剂的方式控制溢流,将吸收塔的液位调整控制在7.0-7.5m之间,石膏中的亚硫酸钙含量明显降低。
在氧化空气量充足的情况下,提高吸收塔的浆液液位高度可以有效的提高氧化效果。
2.5注入石灰石浆液的部位
脱硫系统注入石灰石一般有两种方式:
(1)在吸收塔的表面直接供入石灰石浆液。
(2)在吸收塔浆液循环泵的入口管供石灰石浆液。
通过吸收区的循环浆液中的CaCO3只有很少部分参与了反应,也就是说,无需向氧化区补加CaCO3。
另外,前面已提到,强制氧化的最佳pH为4-5,而实际运行的pH一般为5.0至
6.0,当向氧化区加入CaCO3浆液时,会增加氧化区的pH值,降低氧化速度。
因此,只要石灰石浆液加入中和区或循环泵入口都是合理的,即这两种石灰石的注入方式都是比较合理的。
3结论
影响脱硫系统氧化效果的因素比较多,包括氧化空气量、pH值、吸收塔液位高度、石灰石注入方式等各方面的因素,且各个因素之间存在一定的联系和制约。
但考虑氧化效果的同时,还必须结合对整个脱硫系统脱硫效果的影响,得出最适宜脱硫系统运行的条件。
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