濕法煙氣脫硫效率的影響因素分析

蔡維敏

摘 要：隨著我國電站燃煤發電機組的增長，燃煤電廠煙塵排放所造成的工業污染問題日益嚴重，尤其是二氧化硫的污染引起了普遍重視，因此煙氣脫硫技術不斷地發展完善。該文主要介紹濕法煙氣脫硫術，通過對濕法煙氣脫硫工藝過程的分析，詳細闡述影響濕法煙氣脫硫效率的重要因素，對優化系統的運行及提高脫硫效率有一定的指導意義。

關鍵詞：濕法 煙氣脫硫效率 影響因素

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0062-02

目前廣泛應用于燃煤電廠鍋爐中的濕法煙氣脫硫技術是一個復雜的物理和化學過程，其核心設備一噴淋塔是一種氣液傳質設備，具有結構簡單、操作簡便、煙氣處理量較大、脫硫效率高等優點。該文結合濕法煙氣脫硫工藝過程，詳細闡述了濕法煙氣脫硫效率的影響因素。

1 濕法煙氣脫硫工藝的過程分析

濕法煙氣脫硫主要包括增壓風機、吸收塔、石灰石制漿系統、氣-氣加熱器等部分，其中煙氣脫硫反應的主要部位是吸收塔。其工藝的主要過程是：將石灰石漿液作為脫硫劑，在吸收塔內對含有二氧化硫的煙氣進行噴淋洗滌，使二氧化硫與漿液中的堿性物質發生化學反應，從而去除二氧化硫，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。在吸收塔內，經由過程氧化風機將空氣引進到漿液中，再經攪拌器攪拌使氧充實注進漿液，這樣可保證二氧化硫與漿液反應，而且還能夠削減漿液發生結垢的可能性，使得石膏結晶析出。在整個濕法煙氣脫硫過程中可以發現，提高煙氣與夾雜漿液的接觸反應時間，增加漿液輪回量、氧量等措施都有利于二氧化硫的吸收，從而能夠有效提高脫氧效率。

2 濕法煙氣脫硫效率的影響因素

濕法煙氣脫硫系統是一個比較復雜的系統裝置，每一套裝置都由于一些限制條件而存在一些差異，影響濕法煙氣脫硫效率的因素有很多，該文主要分析下列影響因素，以咨參考。

2.1 運行參數的影響

2.1.1 液氣比

液氣比主要是指與流經吸收塔單位體積煙氣量相對應的漿液噴淋量，它對于設備的尺寸及操作總費用等都有一定的影響。液氣比主要是通過改變傳質過程中液氣比表面積來影響傳質性能，液氣比越大，其傳質面積就會越大，傳質的速率也會增大，相應地就會提高脫硫效率。但是當液氣比大到一定程度時，液滴的凝聚會不斷加強，實際液氣比表面積會隨之減小，導致傳質速率減小。因此，提高液氣比是提高吸收塔脫硫效率的重要技術手段。

2.1.2 鈣硫比

鈣硫比是指注入吸收劑量與吸收二氧化硫量的摩爾比，反應的是單位時間內吸收劑原料的供給量。當漿液量不變時，鈣硫比會逐漸增大，注入吸收塔內吸收劑的量會增大，而漿液的pH值上升，中和反應的速率增大，反應的表面積逐漸增加，使得二氧化硫的吸收量也會增加，最終提高脫硫效率。

2.1.3 煙氣與脫硫劑接觸的時間

煙氣自氣-氣加熱器進人吸收塔后，自下而上流動，與噴淋而下的石灰石漿液霧滴接觸反應，其接觸的時間越長，其反應就會越完全。每層噴淋盤對應著一臺相應的循環泵，其排列順序是1、2、3、4號從下而上，4號循環泵與煙氣接觸洗滌的時間最長，因此，4號循環泵對于煙氣與脫硫劑的反應最為有利，能夠充分地提高脫硫效率。或者可以考慮在噴淋盤下方適當位置沿吸收塔四周加裝托盤，以改變1、2號噴淋盤噴淋而下的石灰石漿液霧滴方向，延長接觸時間，從而提高脫硫效率。

2.1.4 漿液循環量

石灰石漿液噴淋下來與煙氣接觸后，都是需要不斷循環反應的，二氧化硫等氣體不能夠完全與石灰石進行反應。在增加了漿液循環量的同時，碳酸鈣與二氧化硫的接觸面積也會加大，進而能夠有效地提高二氧化硫的去除率。另外，漿液的循環量的增加，對于石膏的形成也有非常重要的作用[1]。

2.1.5 漿液pH值

有實驗證明，漿液pH值對于傳質性能有重要影響，可以從以下兩個方面考慮：首先，當pH值越小時，會更有助于鈣離子的析出，但是二氧化硫的溶解度就會越小，導致總的傳質系數越來越小；其次，當漿液PH逐漸升高時，亞硫酸鈣的溶解度會隨之下降。隨著二氧化硫的吸收，石灰石顆粒表面會逐漸形成一層液膜，隨著其中硫酸鈣的溶解其pH值會逐漸下降，溶解度的變化會使得液膜中的亞硫酸鈣析出，從而會在石灰石顆粒的表面形成一層外殼。鈍化的外殼阻礙了碳酸鈣的溶解，抑制吸收反應的進行[2]。循環漿液的pH值是脫硫效率的直接影響因素，pH值越高，總傳質系數會越大，吸收速率也會越高。然而，過高的pH值導致過高的過剩率（Ca/S）是不經濟的，而且會影響能耗等因素。因此針對不同的脫硫吸收塔結構，漿液pH值有一個最佳的控制范圍。

2.1.6 吸收液過飽和度

漿液池中吸收液的過飽和度也會影響脫硫系統的運行，石膏的過飽和度對于石膏結晶的速度也有一定影響，當石膏過飽和度過高時，石膏晶體會加速生長。但是當相對飽和度達到更高值時，石膏晶體會形成晶核，使其吸收塔漿液池表面結垢。

2.2 入口煙氣參數的影響

2.2.1 煙氣溫度

二氧化硫的吸收反應是屬于放熱反應，首先，在其他參數不變的情況下，煙氣溫度越低，氣膜傳質分系數就越大，而總的傳質系數也會隨之增大，低溫環境更有利于傳質過程的進行，從而能夠促進二氧化硫的吸收。其次，吸收溫度越低，二氧化硫的溶解度越大，總傳質系數也隨之加大，加快了對二氧化硫的吸收。相反，則不利于二氧化硫氣體的吸收。因此溫度越低，二氧化硫的吸收越完全，越有利于傳質過程的進行。

2.2.2 煙塵

因為煙氣粉塵中的氟鋁絡合物對碳酸鈣的包裹作用，煙塵通常會阻礙二氧化硫與脫硫劑的接觸，從而減慢石灰石中鈣離子的消融速度。另外，煙塵中會溶出一些重金屬如汞、鎂等離子都會抑制鈣離子與HSO3-的反應，從而使得石灰石溶解速率大大降低，由此也不斷降低了脫硫效率。因此燃煤電站除塵和脫硫聯合考慮是降低工業污染的有效及必需途徑，盡可能地提高脫硫系統之前鍋爐電除塵的效率，降低脫硫煙氣中的粉塵含量，從而減少煙氣中的粉塵對脫硫效率的影響。

2.2.3 氧氣

在其他參數基本恒定的情況下，氧量對脫硫效率的影響曲線，隨著煙氣中氧氣含量的增加，結晶硫酸鈣的形成加快，脫硫效率也會逐漸提高。當原煙氣中氧量一定時，可人為往吸收塔漿液中增加氧氣，所以多投運氧化風機可有效提高脫硫率。

2.2.4 煙塵中的二氧化硫濃度

在其他參數不變的情況下，當二氧化硫的濃度越來越大時，氣相主體中的二氧化硫的分壓也隨之增大，也增加了氣液傳質的推動力，進而傳質效果不斷增強，二氧化硫的吸收速率也逐漸提高了。但當煙氣中的二氧化硫增加到一定的程度時，會導致氣液吸收反應的增強因子不斷減小，從而在較高二氧化硫濃度時脫硫效率會逐漸降低。因此，通常情況下，當煙氣中的二氧化硫濃度較低時，脫硫效率更高一些。

3 結語

濕法煙氣脫硫工藝相當成熟，而影響濕法煙氣脫硫效率的因素有很多，在濕法煙氣脫硫進程中，液氣比越大，煙氣與脫硫劑的接觸反應時間越長，漿液的循環量多，煙氣溫度越低，煙氣中氧氣含量高、粉塵濃度低等都會對于提高煙氣脫硫效率有一定的作用。因此，要確定適合本廠的控制標準，來提高脫硫效率。

參考文獻

[1] 周祖飛，金新榮.影響濕法煙氣脫硫效率的因素分析[J].浙江電力，2001（3）：42-45.

[2] 丁承剛.濕法煙氣脫硫關鍵參數簡析[J].國際電力，2002（1）：53-55.