石灰石湿法脱硫运行分析

【摘 要】现今随着国家对环境保护的重视，为了促进人们生活的可持续发展，众多污染净化技术得到了发展，而对于石灰石湿法脱硫技术的应用就是有效降低工业燃煤SO2的重要技术应用，然而因为石灰石湿法脱硫的运行经费较大技术运用较高等现状所以现今还没有在燃煤工厂中得到更加广泛的运用，因此本文首先对湿法脱硫技术进行概述，然后探讨石灰石脱硫运行的影响的因素，最后提出石灰石脱硫的优化运行策略。

【关键词】石灰石 湿法脱硫 运行策略

二氧化硫是一种无色不燃的气体，具有强烈的刺激气味，如果遇水则会产生强大的腐蚀作用，如果因为燃煤而排放到空气中的SO2与空气中的氧气和二氧化碳反应会产生光化学反应，从而形成腐蚀性更加巨大的强硫酸，如果随雨水降到地面则会产生危害极大的酸雨。对人和建筑造成巨大的危害，会使人的呼吸道系统受到损坏，因此有效的控制SO2的排放已经成为了国家生态发展的重要规范环节。然而我国是以燃煤为主要能源的国家之一，因此为了更好的控制二氧化硫的排放，必须通过各项举措来有效的控制燃煤行业的二氧化硫的排放浓度，石灰石湿法脱硫技术的运用正是从技术上得到了很大的控制支持，但是与众多发达国家相比我国的湿法脱硫技术的研究比较慢，因此现今的发展还不是很普遍，近几年国家国家对控制SO2技术研究不断提上议程，因此在今后的不断研究和实践中将得到进一步的提升。

1 石灰石湿法脱硫技术概述

湿法烟气脱硫的运行主要是在燃煤燃烧后进行二氧化硫的控制，脱硫的主要过程都是在液体中进行，脱硫剂的使用以及脱硫后生成的物质都是湿态，运用湿法脱硫具有反应速度快，脱硫效率高等众多优势。现今湿法脱硫有许多种技术支撑，如双减法、海水脱硫、氨气吸收法等多种应用，但是石灰石湿法脱硫的应用最为普遍。

1.1 石灰石湿法脱硫工艺运行流程

主要是运用比较容易获得的石灰石作为脱硫剂进行脱硫，具体的脱硫运行的过程是：

（1）将石灰石研磨成粉末状与水进行搅拌之后形成泥状吸收浆。（2）把泥浆放入吸收塔内和排放的含有SO2的烟气进行混合。（3）烟气中的SO2和泥浆中的碳酸钙以及空气中的氧气进行氧化反应，然后形成二水石膏。（4）经过脱硫后的烟气要运用除雾器把烟气中携带的小的液态颗粒进行去除，然后在经过换热器的加温蒸发后排出烟囱。（5）把二水石膏放入脱水装置进行脱水然后放出。（6）经过脱硫后的石膏通常情况下都采用直接抛弃和利用回收两种方法进行处置，运用抛弃的方法主要是将石膏放在灰场或者在旧的矿坑进行回填，而回收再利用的方式，主要是将石膏作为建筑材料的组成和水泥的缓凝剂等[1]。

1.2 石灰石湿法脱硫的特点

（1）脱硫的效率较高，用石灰石进行脱硫的技术运用其效率可以达到95%，进行脱硫之后的烟气不仅可以有效的降低二氧化硫的浓度，同时也大大降低了烟气的含量。尤其是大规模的脱硫设置，更是能有效的提高脱硫效率。（2）运行稳定，众多燃煤工厂尤其是大型的火电厂运用石灰石湿法脱硫的投运率通常达到98%以上，并且因为该技术应用的范围广和时间长，所以应用的技术比较纯熟，因此脱硫的研发和安置也相对较稳定，不会影响锅炉的正常运行。（3）石灰石资源丰富，价格低廉，运用石灰石作为脱硫的吸收剂，在我国的分布范围和数量比较大，因此易于获得，同时许多区域的石灰石质量较好，碳酸钙的含量可以达到90%以上，所以在众多的脱硫工艺的运用中石灰石的价格最为低廉，并且也易于研磨，可以将钙很好的利用。（4）脱硫后的产物可以回收利用，石灰石湿法脱硫后所产生的二水石膏可以进行回收之后应用建筑材料的研制和水泥的缓凝剂，不仅可以从一定方面增加火电厂的效益。

2 影响石灰石湿法脱硫运行的因素

2.1 SO2的质量和浓度的影响

如果烟气中SO2的实际浓度较低，湿法脱硫的效率将不会很高，这主要是因为吸收塔中出口的二氧化碳浓度一般都会高于平衡的浓度。所以总结来看当SO2的实际浓度在一定范围内达到较高的的值，相应的脱硫效率也会升高，但是当超过这个峰值达到更高的情况下，就会随着SO2的浓度增加而效率降低。

2.2 石灰石的质量

我们主要石灰石质量的三个指标进行探讨：

（1）石灰石的实际纯度，如果石灰石的纯度比较低，则会产生许多杂质，所以会在脱硫塔中进行堆积，为脱硫塔的正常运行带来不利影响，同时还会使吸收剂的石灰石使用量增加，从而成本增加，也会影响脱硫的运行效率。（2）石灰石的实际反应活性，反应活性主要是指当吸收剂处于一种酸性条件下所产生的转化特性，通常情况下反应活性较高的石灰石，在数量相同的吸收剂使用情况下，其运行效率较高，且反应活性还会影响石灰石的使用纯度。（3）石灰石的细度（粒径），石灰石的粒径决定所使用的石灰石的比表面积，在整个石灰石湿法脱硫系统中（FGD）与水进行溶解的石灰石的总体表面积直接影响吸收剂的PH值和吸收塔中石灰石的运量，所以间接的也影响脱硫运行的效率[2]。

2.3 PH值

酸碱度（PH值）主要是指泥浆中的PH值，是整个石灰石湿法脱硫系统中非常重要的一个参数，当PH值较高时，也就是说泥浆的石灰石浓度较高，可以提高SO2的吸收速率，因此有利于更好的进行脱硫。所以为了提高SO2的吸收速率，就必须采取相应的方法来有效的提高泥浆中的PH值。但是并不是越高的PH值就越好，当PH值过大时将不利于碳酸钙的溶出，所以应该将PH值控制在一个合理的范围内。

3 石灰石湿法脱硫的优化运行策略

进行石灰石湿法脱硫的优化运行，主要是为了确保脱硫运行的安全性、稳定性和经济型，从而有效的提高运行的效率。

3.1 循环泵的运行优化

脱硫运行中所应用的液、气比是影响SO2吸收面积的重要影响因素，液、气比增大会相应的提高吸收塔中的喷淋效率，从而有效的提高脱硫运行效率，但不是最高的液、气比就是最好，当高度增加到一个固定峰值时，其脱硫的运行效率就会随着比值的增大而下降。所以需要进行合理的控制，通常情况下液、气比与锅炉的符合直接相关，而锅炉符合的变化又受到循环泵设置的影响，所以通过实验分析有效的控制液、气比可以对循环泵的运行进行优化：

（1）在锅炉低负荷和低硫情况下，可以选择下面两层的循环泵同时运行，将PH值设置在5.6以下。（2）在锅炉高负荷和高硫的情况下，选择三台循环泵同时进行，并将PH值控制在6.2以下。（3）在锅炉低负荷和高硫的情况下，可以运用上和中层的两层循环泵，并对PH值进行适当控制。（4）当锅炉高负荷和低硫的情况下，可以运用上和下两层的循环泵，并对PH值进行合理控制。

3.2 PH值的优化

（1）首先需要选用流量较小的连续性的供浆控制方式，在有效SO2的控制值范围内，保证PH值控制的稳定性，为了有效的避免大浮动的变动可以把PH值控制在5.0-6.0之间。（2）如果SO2的浓度过高，可以相应的提高供浆的数量，并且将PH值提高到≦6.2.同时必须保证PH值的保持时间不能过长，会使泥浆的质量下降，脱硫塔反应不足等现象发生。（3）可以自动调节供浆量，主要通过吸收塔中的泥浆的PH值来获得反馈信号，然后将吸收塔中SO2的负荷信号作为之前回馈的信号，现今大多采用CEMS也就是烟气排放的连续监测系统，来有效的获得吸收塔中的SO2流量和浓度的前馈信号。然后与PH值调节器进行串联，来有效的根据PH值调节供浆量[3]。

3.3 泥浆浓度优化控制

从上文中我们得知，合理的对泥浆的石灰石浓度进行控制，可以有效的提高脱硫运行的效率，也可以增大SO2的吸收率，提高脱硫后产生的二水石膏的质量。具体的所采用的控制泥浆浓度的方法主要有两种：一是合理控制石灰石泥浆的停留时间，可以使石灰石和二氧化硫发生完全反应，，而有效的控制泥浆的浓度又受到吸收塔的体积限制，所以根据众多的实验分析运用石灰石进行湿法脱硫的泥浆停留时间可以在12-24小时。二是控制石灰石泥浆的过饱和度，有效控制过饱和度可以通过强制氧化和提高氧化进程来控制，可以添加一些增加剂，如二水硫酸钙，来降低硫酸钙的过饱和度。

4 结语

我国是一个工业大国，尤其是伴随着经济发展速度的进一步提升，各项工业事业不论是在规模上还是在发展水平上都带来了巨大的提升，而工业的发展所带来的环境污染也是不能小觑的，特别是工业燃煤所产生的二氧化硫（SO2）以及酸雨的污染和危害，所以需要通过不断的实践来有效的运行石灰石进行湿法脱硫。

参考文献：

[1] 余鹏，高小春，何德明 等.石灰石-石膏湿法脱硫系统的经济运行[J].热力发电，2009（7）：34-36.

[2] 王星久.大型燃煤机组石灰石——石膏湿法脱硫系统运行优化研究[D].保定：华北电力大学，2012.

[3] 苏晖.火力发电厂石灰石-石膏湿法脱硫技术运行优化研究[D].北京：华北电力大学，2012.

作者简介：曹东明（1986—），男，河北人，本科，毕业于北京科技大学，助理工程师，研究方向：石灰石湿法脱硫运行分析。