影響石灰石—石膏濕法脫硫效率的主要因素探析

摘 要：文章主要分析石灰石-石膏濕法脫硫技術的基本原理及其優缺點，闡述了現階段濕法脫硫技術存在的主要問題，對影響脫硫效率的主要因素及影響狀況做了具體分析，并從脫硫技術及設備方面分析脫硫效率提升的關鍵因素，從而為石灰石-石膏濕法脫硫效率的提高奠定了堅實的理論基礎。

關鍵詞：石灰石-石膏；濕法脫硫；脫硫效率；影響因素

1 引言

由于我國人口數量逐年增多，全國供熱范圍也隨之增加，這樣必然導致燃煤企業的營業范圍更為廣泛。燃煤企業經濟效益增長的同時破壞了生態系統的平衡，危害著環境的可持續發展。因此，各大燃煤企業對尾氣的脫硫工作就尤為重要了。其中，在現行燃煤企業生產經營狀況下，石灰石-石膏濕法脫硫方法是迄今為止最科學、最行之有效的企業脫硫技術。

2 濕法脫硫技術原理分析

3 濕法脫硫技術存在的漏洞

3.1 濕法脫硫過程中產生的副產物阻塞脫硫系統

當脫硫技術副產物的生成量高于原有反應液的吸收能力時，石膏將不再參與脫硫，而是結晶并存在于反應系統底部，若此時石膏的數量繼續增大，反應液石膏濃度將達到飽和且附著于原有的石膏表面生長。同時，飽和石膏也會附著于其他反應物生長，如碳酸鈉等，從而反應系統阻塞，阻礙反應的進一步進行，導致脫硫技術的中止。此外，由于反應液的pH值難以進行有效的控制，導致系統pH值過小的情況時有發生。當pH值過小時，亞硫酸鹽，如亞硫酸鈉，溶解度變大，同時，硫酸鹽，如硫酸鈉，溶解度呈減小趨勢，從而導致系統內析出的亞硫酸鹽和石膏晶體堵塞部分反應系統。近幾年，一些大型燃煤企業一般采用強制氧化技術增大亞硫酸鈣的氧化程度，保證反應系統中有充足的硫酸鈣晶體，并嚴格控制系統內pH值大小以免pH值驟變導致反應中止。這些措施的使用不僅使得反應持續不斷的進行，減少SO2等有毒氣體外漏對環境造成的影響，同時為人們提供了一個健康良好的生活空間。

3.2 濕法脫硫過程中產生的副產物腐蝕脫硫系統

污染氣體中的酸性氣體，如SO2、HF等，在與脫硫系統反應液反應時，產生的酸性產物溶于液體會使反應液呈現酸性。一般而言，酸性產物會對金屬反應系統產生較大的腐蝕作用。此外，由于反應系統是金屬容器，長時間與水溶液接觸發生的電化學反應將會對反應器的斷口接合處產生較大的腐蝕作用。通過大量的實踐證明，pH值的適當調節、先進焊接工藝及防腐材料的應用，對反應系統的長期使用及反應的順利進行有重要作用。

4 影響濕法脫硫技術的若干因素

4.1 反應系統pH值

污染氣體中的SO2含量直接影響反應系統的pH值大小，從而間接影響脫硫效率的高低。經過大量的實驗數據及分析表明，當SO2濃度過高時，反應液pH值偏小，Ca2+大量析出，影響SO2吸收效率；當SO2濃度偏低時，反應液有較大的pH值，從而大大增加SO2吸收效率。pH值的變化是隨著SO2氣體不斷沖入脫硫系統改變的，這是一個逐漸變化的過程，并非是驟變的結果。因此，對于整個脫硫溶液而言，存在多個不同的pH值，這就需要有一個固定的算法來計算SO2的融入量，從而更加有效的控制系統pH值，使脫硫效率最大化。由公式：SO2+CaCO3=CaSO3+CO2和SO2、CaCO3的摩爾質量可知，把氣體中SO2的含量作為配量標準，將SO2和CaCO3按質量比64：100分配，從而保證脫硫系統內pH值的穩定性。

4.2 石灰石的純度及質量問題

石灰石純度不僅影響整個脫硫系統的脫硫成本，而且對系統脫硫效率有一定的影響。石灰石是一種成分極其復雜的混合物，其主要成分是碳酸鈣，濕法脫硫技術主要用的就是碳酸鈣的堿性來吸收大量的SO2氣體。但石灰石的少量雜質，如碳酸鎂，二氧化硅等，在脫硫過程中，由于碳酸鎂呈堿性，適量的碳酸鎂對于SO2氣體的吸收有促進作用，但過量的鎂離子必然阻礙生成物的沉積速率。二氧化硅的高度腐蝕作用不僅大大降低了脫硫效率，同時減少脫硫設備的壽命，從而大大提高了濕法脫硫技術的生產成本及煤礦企業的運營效率。此外，由于二氧化硅的高硬度特性，如果石灰石中二氧化硅含量過高必然導致資源的浪費，增大原料成本。

4.3 污染氣體的溫度影響

實驗表明SO2溶于脫硫液體的反應時放熱的，如果脫硫設備內溫度過高，必然抑制反應的順利進行，因此，使脫硫設備的溫度保持低溫是濕法脫硫技術的關鍵所在。

4.4 污染氣體中灰塵顆粒對脫硫效率的影響

污染氣體中灰塵顆粒的存在會對石灰石中鈣離子的溶解產生一定的抑制作用。同時，大量的灰塵顆粒在石灰石顆粒表面形成一層薄膜，從而降低SO2的吸收速率及系統的脫硫效率。此外，灰塵顆粒中鋅、鎂離子的存在必然與鈣離子發生沖突，大大降低鈣離子與SO2的反應速率。

4.5 石灰石中的鈣與SO2中硫的摩爾質量比值

石灰石呈塊狀且難溶于水，反應時與脫硫溶液的接觸面積不足必然降低脫硫效率。因此，將石灰石打磨成顆粒狀結構，增大反應面積，同時加大反應液循環次數，增大石灰石與SO2的反應速率。通過大量的實踐表明：鈣與硫的質量比在 范圍內反應效率達到最大化。

5 結束語

綜上所述，石灰石-石膏濕法脫硫是燃煤企業近幾年使用的主要脫硫技術。雖然這種脫硫方法具有原料來源廣且成本低；脫硫過程中產生較少且易收集的副產品；脫硫效率均高等優點，但一些影響因素仍然制約著濕法脫硫技術的進一步發展，如反應系統pH值、石灰石的純度及質量問題、污染氣體的溫度影響、污染氣體中灰塵顆粒及石灰石中的鈣與二氧化硫中硫的摩爾質量比值等。只有綜合考慮這些因素的存在，才能提高脫硫效率，增大燃煤企業綜合效益。

參考文獻

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