大型石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术研究

2016-07-18安志刚

大科技 2016年11期

关键词：石灰石吸收塔湿法

安志刚

（陕西清水川能源公司陕西榆林 719400）

大型石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术研究

安志刚

（陕西清水川能源公司陕西榆林 719400）

目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。石灰石-石膏喷淋脱硫系统中液相系统的设计不仅对气相系统、固相系统的设计有影响，而且还与整个WFGD系统的能量平衡有很大的关系本文对大型石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术进行了详细的论述。

石灰石；石膏湿法喷淋脱硫技术；原理；工艺

引言

喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。采用通过石灰石-石膏湿法进行烟气脱硫处理，反应生产的副产品-优质石膏也能够被综合利用，具有较高的市场价值，能够为企业创造更高的利润与价值，让企业获得更好的经济效益。

1 石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术工作原理

（1）石灰石-石膏脱硫系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫浆液制备系统、亚硫酸钙氧化系统、石膏脱水系统等。该工艺是目前世界上最成熟的工艺，使用最广泛的脱硫技术。脱硫率随吸收液pH值及喷淋密度的增大而增大，随液滴直径、烟气流速、入口SO2浓度及温度的增大而减小，其中液滴直径、吸收液pH值及喷淋密度对脱硫率的影响较显著，温度对脱硫率影响不大。喷淋后塔内的温度在进口以上部分基本随着高度的升高而下降，未加喷淋时塔内压力变化较小，加喷淋之后，在吸收塔内随着高度的增加压力逐渐降低，同时在同一水平高度，压力基本保持不变。

（2）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫率高、运行可靠、吸收剂利用率高等特点，在喷淋液滴的作用下，烟气在喷淋塔进口上方形成的逆时针漩涡有所减小，同时在每个喷淋层的下方分别形成漩流方向相反的两个小漩涡，湍流非常激烈。一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对排列，喷嘴就布置在其中。喷淋层设在吸收塔的中上部，吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。现阶段我国大型火电机组以引进湿法脱硫技术为主。

2 大型石灰石—石膏湿法喷淋脱硫技术要点

（1）喷淋层对塔内烟气的喷淋极大地影响了塔内流场和温度场。石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术较为成熟，脱硫效率非常高，能够从火电厂生产的源头上有效控制SO2的排放，降低酸雨形成率，取得良好的环境效益。湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等。浆液喷淋对吸收塔内烟气流场具有整合作用。通过对喷淋塔脱硫效率的实验研究，得到了重要的操作参数包括浆液pH值、液气比、烟气温度、烟气速度、入口烟气中SO2浓度、有无强制氧化、不同喷淋层的组合等对脱硫效率的影响规律。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。喷淋塔中的烟气和吸收剂浆液两相接触面积与喷淋密度成正比。该喷淋塔的结构简单，造价低，压降小，脱硫效率较高，缺点为烟气分布欠均匀，选择合适的脱硫工艺显得尤为重要。

（2）喷淋区和进出口区是吸收塔内压降构成的主要区域，塔径和喷淋层数是影响喷淋塔内阻力的重要因素，而喷淋层间距对于塔内阻力影响较小，运行参数一负荷和液气比对喷淋塔内阻力有较大影响。喷淋层的位置越高，对应的浆液循环泵的扬程越大，电耗越高；而且烟气阻力增大，增压风机电耗增大，导致运行费用增大。虽然SO2排污费用降低，但不足于抵消成本的增长。每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成，其作用是将循环浆液进行细化喷雾。喷淋吸收塔为目前运用最多的塔型，烟气自下而上运动，吸收塔内浆液则由塔顶的喷嘴呈喇叭状垂直或以一定的角度向下喷射。喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。

3 石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术的优化

（1）我国在引进湿法喷淋脱硫技术后，应注意对技术消化、吸收及改进，应加大对湿法烟气脱硫过程的基础研究力度。吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有网格状不锈钢滤网。石灰石－石膏湿法脱硫是技术最成熟、适合我国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺，但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢、堵塞、腐蚀等的技术问题，将达不到预期的脱硫效果。石灰石-石膏法脱硫技术的脱硫效率和喷淋系统息息相关，只有喷淋嘴的正常运行才能保证对硫化物的有效处理，实际工艺中要定期对喷淋嘴进行检修，防止嘴部发生堵塞，导致部分区域不能接触到浆液而使少量硫化物漏掉。

（2）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硫工艺，在我国大型火力发电厂的脱硫工程中也占主导地位。氧化空气系统是吸收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔反应池内生成石膏。正常使用下，一般每个月应停机一次，对设备喷淋系统彻底检查分析。提高燃煤的质量，控制吸收塔入口烟气的含尘量，及时清洗真空皮带脱水机的滤布，是确保石膏质量的重要的措施。单台循环泵故障时，FGD系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD系统将保护停运，烟气走旁路。应遵循经济有效，可靠稳妥，资源节约，可综合利用的总体原则，在满足大气排放标准的前提下，根据现有电厂可利用场地情况，工艺系统布置和烟气系统设备等因素综合考虑最优脱硫工艺。