石灰石

张鹏

【摘  要】针对石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统吸收塔设备的运行和调整，介绍了影响脱硫效率的几大要素，包括吸收塔浆液的pH值，液位调整，浆液浓度控制等因素，以达到脱硫系统安全高效运行的目的。

【关键词】燃煤电力;电解铝业; 湿法脱硫技术;吸收塔系统; 工艺调整

引言

随着国家对环境保护的日益重视，以及对燃煤电力、电解铝业的废气处理达标排放标准的日趋严格，特别是减少二氧化硫排放对大气污染的重视程度的提高，如何保证烟气脱硫系统的安全、高效运行就成为了各个企业重点研究的课题。

1.石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统工艺原理

石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统以脱除烟气中的二氧化硫为核心。吸收塔浆液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏（CaSO4·2H2O）。

为了维持吸收液恒定的PH值，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循環泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

1.1吸收塔中SO2、SO3的吸收

烟气中的 SO2和SO3首先溶解于浆液微滴的水中，进行下列反应：

SO2+H2O → HSO3-+H+

SO3+H2O → H2SO4

为了维持SO2、SO3的吸收，生成的酸性物H2SO4、H2SO3应迅速被中和。

1.2石灰石浆的反应

SO2、SO3及石灰石浆微滴继续下落至吸收塔氧化区中，进行下列反应：

CaCO3+2H++HSO3-→ Ca2++HSO3-+CO2↑+H2O

CaCO3+H2SO4 → CaSO4+CO2↑+H2O

CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2↑+H2O

上述反应是在吸收塔氧化区中进行的离子反应。

1.3吸收塔中CaSO3 的氧化

CaSO3 的氧化需要向吸收塔中注入氧化剂——空气，氧化过程为：

2Ca2++2HSO3-+O2 → 2CaSO4+2H+

而氧化是伴随石膏的结晶同时进行的，结晶过程为：

CaSO4+2H2O → CaSO4·2H2O

上述反应过程均在吸收塔中完成。

2.脱硫系统的正常运行和调整

2.1 SO2脱除效果

有两个因素影响吸收塔脱硫效率，即吸收塔再循环液体的流量和浆液的PH值。

（1）吸收塔再循环浆液流量。为了保持预定的脱硫效率，要求有一个合理的液气比。为了防止喷嘴喷出的浆液分布不均匀以及结垢等不良现象的发生，循环泵都应处于运行状态。对于低负荷的情况，即进入吸收塔烟气量和二氧化硫总量都低于设计值较多时，可以根据脱硫效率减泵运行。

（2）吸收塔PH值。当吸收塔PH值降低时，SO2的脱硫效率就要降低。相反，增加PH值可以提高脱硫效率，但此时钙的利用率就要降低，在吸收塔中未反应的石灰石数量就要增加。考虑到SO2的脱除效率和钙的利用率，吸收塔应在PH值为5.2-5.6的范围内运行。各项目由于运行条件和输入参数不同，特别是石灰石活性和成分不同，吸收塔运行最佳的PH值是不同的，需根据实际运行摸索总结经验，化验吸收塔浆液成分和石膏成分，确定最佳的PH值控制范围。石灰石浆液的补给是根据PH值进行控制。通过石灰石供浆泵向吸收塔添加石灰石浆液，控制吸收塔浆液的PH值维持在一定范围。电磁流量计安装在石灰石供浆泵的下游，进入吸收塔的石灰石浆液量将被显示、记录。在每次供浆完成后，都要打开冲洗阀，供浆管道冲洗完成后关闭。吸收塔的PH计虽然采用工艺水定期冲洗（冲洗时间及间隔在现场调试后确认），但还是要求对PH计进行定期检查、标定和调整。

2.2吸收塔液位调整

吸收塔液位设置有液位传感器进行测量。在PLC中显示、记录和接收每个仪表的液位信号。需注意：液位传感器显示的液位由压力转换而来，并与浆液密度直接相关。液位计应定期清洗，如果液位计出现较大偏差，则必须对它们交替清洗或通过人工检查进行校准。正常运行时，吸收塔的进水量主要由除雾器冲洗决定，通过除雾器冲洗之间的等候时间，吸收塔的进水量得以控制基本稳定。所以吸收塔的液位主要与烟气带走的蒸发水、吸收塔的供浆量、石膏排出泵的排浆量相关，当吸收塔液位低过吸收塔液位下限设定值时，开除雾器冲洗水进行补充。所有这些吸收塔液位控制功能动作，不要求值班人员直接操作。建议进行吸收塔液位监控，值班人员才会熟悉正常系统参数。运行中维持吸收塔液位正常。当液位低时，应确认吸收塔补充水管路无泄漏或堵塞，除雾器冲洗水喷雾正常，同时开大除雾器冲洗水阀门。

2.3吸收塔浆液浓度控制

吸收塔浆液密度如果调整不当，会对脱硫装置产生较大的影响。密度太高，可能造成管道及泵的磨损、腐蚀结垢及堵塞，从而影响脱硫装置的正常运行。若密度太低，会影响石膏品质。吸收塔密度计应采用工艺水定期冲洗，冲洗时间及间隔在现场调试后确认。旋流器正确地进行分离效果主要取决于至石膏旋流器的供浆压力。为了观察正确的供浆压力，在旋流器的入口装有就地压力指示。值班人员应定期检查旋流器入口压力，观察和记录其变化，可以更有效的监视旋流器的工作情况。

2.4吸收塔浆液成分

根据实验室分析结果，将实际浆液成分与设计值进行比较：若浆液中CaCO3过多，应及时调整供浆量，并连续化验石灰石浆液品质及石灰石原料品质。若浆液中CaSO3过多，应及时检查氧化空气量是否正常，以保证吸收塔氧化池中CaSO3充分氧化。

2.5除雾器冲洗系统

为防止吸收塔除雾器堵塞，应提供冲洗水，除雾器冲洗水量由流量计监测，对应的信号将会显示、记录、趋势记录和累计。当一个冲洗阀打开或所有的阀门都关闭时，如果高于设定流量意味着通过关闭的除雾器冲洗阀可能发生泄漏、破裂或冲洗喷嘴丢失;水量低于设定值意味着阀门未打开或喷嘴可能部分堵塞。除雾器冲洗母管的水压由一个压力控制阀来维持。 正常运行时，值班人员应密切监视除雾器压差，当压差接近或达到高值时，需要强制冲洗;值班人员应密切监视除雾器冲洗水流量、压力，根据流量和压力数值的变化，可以判断冲洗系统是否正常;除雾器要求至少4小时冲洗一次;除雾器冲洗程序也可手动操作。

2.6浆液循环泵

脱硫系统正常运行时，至少需要1台循环泵在线运行。工作的循环泵使浆液在吸收塔内不间断地再循环。除了核查泵的运行状态之外，不要求值班人员进行操作。值班人员应关注泵、电动机轴承、电动机绕组温度来熟悉正常运行工况，这样能在事故或泵跳闸发生之前意识到潜在的问题。值班人员应定期检查泵的运行电流并记录。

2.7吸收塔搅拌器

吸收塔搅拌器为侧进式搅拌器，如果吸收塔液位过低而搅拌器运行，将会对机械密封造成损坏。只要吸收塔内浆液高于2.3m，所有搅拌器都应运行，防止浆液堆积。如果吸收塔液位低于2.1m，所有搅拌器停运，重新啟动时，必须用工艺水将叶轮处的浆液冲开，避免启动荷载过大，对设备造成损坏。

2.8氧化风机

吸收塔配备有两台罗茨式氧化风机将空气喷入吸收塔。在氧化风机故障停止后，备用风机应立即投入运行。罗茨式氧化风机启动前打开放空阀。只要氧化风机向吸收塔注入空气，氧化空气冷却水阀门就应打开，喷射足够数量的水使氧化空气冷却，这样可以避免空气喷枪出口附近形成固体颗粒集聚结垢。

2.9吸收塔排出系统

脱硫系统设置一般有2台石膏排出泵。一台工作，一台备用。

如果两台排出泵都停止运行时，值班人员必须冲洗整个排浆管路。运行一段时间后，值班人员应手动切换工作泵和备用泵，以确保备用设备正常。

3.结束语

根据以上内容，石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统为了达到长周期安全高效运行，吸收塔系统各参数就要进行及时的调整，保证设备在最佳工况下运行，降低各种消耗，以使脱硫系统保持安全高效的运行工况，以保证环保数据达标排放。