雙堿法煙氣脫硫技術影響因素之管窺①

楊春莉 劉敖

摘 要：傳統中小型燃煤鍋爐的煙氣脫硫技術主要采用濕法脫硫，其最大的缺點就是容易結垢。而雙堿法煙氣脫硫技術不僅克服了結垢的缺點，而且具有較高的脫硫效率。該文通過介紹我國近幾年采用的雙堿法煙氣脫硫技術，分析了酸堿pH值、鈉離子濃度以及硫酸根離子濃度的比例和液氣比等等影響因素對脫硫效果的影響，并提出相關優化方案，以期拋磚引玉。

關鍵詞：雙堿法 煙氣脫硫 影響因素

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0116-01

中國是煤能源占總能源約70%的燃煤大國。近年來我國經濟快速發展，同時也給大氣環境造成了一定的污染。隨著環保意識的提高，對大氣環境治理方面的效果也越來越迫切。而通過采取有效煙氣治理措施來減少二氧化硫排放，是控制大氣污染、保護大氣質量的重要途徑。近年來發展起來的鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術，可以克服傳統石灰/石灰石法脫硫造成的結垢和堵塞等缺點，保證脫硫系統連續穩定地運行，達到更高的脫硫效率。

1 雙堿法煙氣脫硫原理分析

雙堿法煙氣脫硫，具體工作流程是采用鈉堿溶液對脫硫塔內的煙氣進行脫硫，然后用石灰乳將吸收液做再生處理，形成CaSO3的固體堿性溶液，經過澄清池澄清后將清液抽入脫硫塔進行循環使用。最后析出的亞硫酸鈣和石膏可用于交通建筑等建筑材料。具體反應過程如下。

吸收反應：

第一個反應式是指啟動階段純堿溶液吸收二氧化硫的過程，第二個反應指的是運行過程中的吸收反應，第三個反應式指的是PH值較高時的反應。

再生反應式如下：

其中前者是再生反應式，后者是再生液的PH較高時的主要反應式。

吸收液中的氧化反應式以及再生過程生成的亞硫酸鈣經氧化反應的反應式如下。

2 影響脫硫效果的主要因素分析

2.1 吸收液PH對脫硫效率的影響

根據上述脫硫反應中循環吸收液對煙氣中二氧化硫的吸收反應式可以看出，pH值在不斷升高的過程中，脫硫率呈現上升的趨勢，當pH數值低于7時，吸收的二氧化硫量非常少，當pH繼續上升，二氧化硫的吸收率會明顯升高；當pH在7～8之間的時候，脫硫率有一定的上升；當pH繼續升高大于8時，脫硫率則緩慢上升。因此當pH值超過一定值，就會一致正反應速度，同時從吸收劑中析出的Na2SO3會以固體形式出現在塔板內，造成結垢，這就會降低脫硫率。因此，要將吸收劑的pH值控制在一定范圍內才能保證高效脫硫率。吸收液的pH值是由鈉離子濃度和硫酸根離子濃度決定的。也就是說當再生液中鈉離子濃度越高，pH值就越大，脫硫量也會增加；當pH較高時，硫酸根離子對脫硫效率影響較小，當pH較低時，硫酸根離子只有少部分與鈉離子達到電荷平衡，因此會降低活性鈉離子數量，從而影響脫硫效率。因此，綜合考慮，要保證穩定的脫硫率，應將PH值控制在7～8之間最合適。

2.2 液氣比對脫硫效率的影響

雙堿法煙氣脫硫中的液氣比指的是煙氣與脫硫劑的接觸面積，和二氧化硫的吸收量有關系。同時，液氣比的大小對脫硫裝置的投資及運行有著直接影響。在雙堿法脫硫過程中，二氧化硫與吸收液存在一個氣液平衡，如果氣液比例超過一定值，則脫硫效率將不再變化。本系統原始設計在每小時處理小于1000 mg/Nm3二氧化硫含量的煙氣260000 Nm3，每小時吸收的循環量為650～800 t，液氣比為2.5～2.6 L/m3。在運行實踐中證明，如果液氣比大于數值3，則對脫硫效率的影響減小。由于運行過程中，大多數時間鍋爐實在進行低負荷狀態。目前研究認為脫硫效率會隨著液氣比的數值增加而增加，但是不宜過大，當液氣比過大時就會造成系統阻力和耗能量增加。由于目前對脫硫效率受液氣比的影響實驗中采用的雙堿法種類和實驗條件都不同，因此學者對液氣比影響脫硫效率的最佳范圍沒有統一，要根據實際工程應用情況進行具體分析。

2.3 煙氣溫度和煙氣濃度對脫硫效率的影響

在脫硫反應中，反應式

， 我們可以看出溫度越低，反應越利于進行，對二氧化硫氣體融入吸收液中也越有利，從而形成HSO3-就越多。因此，本系統在煙氣進入吸收塔之前對煙氣進行噴水冷卻處理，通常在煙氣冷卻時將其溫度降到60℃左右，利于吸收。而如果吸收操作溫度過高時，則會降低二氧化硫的吸收率，同時加劇了吸收液中水分蒸發的量，不僅加大了水耗量，而且影響除霧效果。另外，煙氣中的煙塵濃度也會阻礙二氧化硫和吸收液的接觸面積，如果煙氣中的粉塵量持續保持在高于允許量的范圍，則會大大降低脫硫的效率。因此要根據除塵裝置的運行狀況和具體除塵效果來設定煙氣中煙塵含量的數值。

最后，由于脫硫塔的下部是用來儲存循環吸收液的地方，因此會裝有曝氣的氧化系統，通過的反應得到穩定的硫酸鈉成分，從而保證脫硫反應的順利進行。

綜上所述，雙堿法煙氣脫硫技術的應用，克服了石灰/石灰石法脫硫過程中結垢的問題，同時具備占地面積小、脫硫效率高等優點，避免了鈉堿法脫硫的費用高等問題。但是由于雙堿法煙氣脫硫工藝相對比較復雜，對系統操作水平的要求也較高，因此容易因pH控制不當造成塔內結垢等問題。在實驗和工程分中對液氣比、PH值以及溫度等因素進行協調處理，加強控制系統，從而共同保證理想的脫硫效率。

參考文獻

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