循環(huán)漿液pH值對濕法煙氣脫硫過程的影響

宋德亮

【摘 ?要】石灰石濕法煙氣脫硫歷史悠久，技術成熟，且在脫硫效率、運行穩(wěn)定性及副產品處理方面具有較大的優(yōu)勢。合理的石灰石濕法煙氣脫硫模型將給脫硫系統日常運行帶來理論性的指導意見，同時在滿足電廠煙氣排放標準的情況下，有效提高石灰石濕法煙氣脫硫系統的脫硫效率、優(yōu)化運行方式，降低脫硫系統能耗與物耗開銷，降低脫硫系統的日常運行經濟成本，一直是脫硫領域所研究的重要方向，也是廣大發(fā)電廣家所追求的目標。基于此，本文主要對循環(huán)漿液pH值對濕法煙氣脫硫過程的影響進行分析探討。

【關鍵詞】循環(huán)漿液pH值;濕法煙氣脫硫;過程影響

1、試驗裝置與試驗方法

1.1試驗系統與主體結構

1.1.1試驗系統

模擬實際濕法脫硫主要工藝過程，建立了并流有序降膜式濕法脫硫系統試驗臺，來研究漿液pH值對脫硫過程的影響。試驗系統主要由煙氣模擬系統、氧化系統、漿液循環(huán)系統和石灰石漿液補充系統組成。

（1）煙氣模擬系統。鋼瓶內液態(tài)SO2經減壓閥減壓氣化后，通過氣體流量計計量與鼓風機鼓入的空氣混合以模擬燃煤電廠所排放的煙氣，混合煙氣通過加熱器加熱后，進入吸收塔和塔內均勻液膜充分接觸脫硫后再經煙囪排入大氣。

（2）漿液循環(huán)系統。循環(huán)槽內的漿液通過閥門控制流量，由液體流量計計量后排入高位漿液儲槽內，漿液再通過槽內的布液器在吸收塔內薄片上形成均勻液膜與氣相組分進行傳質交換后，再落入循環(huán)槽，同時循環(huán)槽內一部分漿液作為廢液在槽內一定高度上溢流取出，以保證槽內漿液量保持恒定。

（3）氧化系統。空氣由壓縮機經閥門控制流量，通過流量計計量鼓入槽內曝氣器，從曝氣器壓出的空氣被循環(huán)槽內的攪拌器強力攪拌分散成細小的氣泡，氣泡內的氧通過氣液膜擴散至液相氧化其中的亞硫酸根離子。

（4）石灰石漿液補充系統。新鮮石灰石漿液從補充槽內排出通過流量計進入循環(huán)槽，在循環(huán)槽內，石灰石溶解以中和從塔內吸收的SO2水解或氧化生成的H+，從而使得循環(huán)槽維持一定的pH值。

2.1.2試驗裝置主體結構

并流有序降膜組脫硫塔主體部分由高位儲液槽、布液器、脫硫薄片束、吸收塔體、底部槽體及槽內的曝氣器和攪拌器組成。

（1）吸收塔頂部的高位儲液槽與布液板密封相連，起到布液的作用。液流通過粘結在布液板上的脫硫薄片兩側1mm窄縫布液。本試驗各個工況下，高位儲液槽內漿液高度均保持在120mm以上，能保證布液均勻。

（2本試驗臺底部循環(huán)槽為0.65m×0.65m×0.65m的正方體槽。在循環(huán)槽內不同高度上設有溢流管以保證漿液保持在一定高度，即保證漿液在槽內一定的停留時間。

1.2試驗過程

（1）試驗開始前在循環(huán)槽內加入一定量的蒸餾水（根據槽內漿液要求量添加），啟動攪拌器并將攪拌轉速調至試驗工況值，并加入分析純的石膏配制成濃度10%的漿液，然后再加入小量分析純石灰石（大約300gm3）;啟動漿液循環(huán)系統、煙風系統，并調節(jié)液流量、塔內空塔截面氣速至試驗工況值;啟動氧化系統并調節(jié)氧化空氣量至設定值，槽內漿液開始通入空氣;再次檢測漿液流量、氣體流量、氧化空氣氣量是否穩(wěn)定在試驗工況值。

（2）觀察（1）中系統物理過程，穩(wěn)定后開始給氣相添加SO2氣體，并同時在線測量吸收塔入口及塔出口處的SO2濃度，通過測量吸收塔入口的SO2濃度來調節(jié)SO2的供給流量，使得煙氣中SO2濃度穩(wěn)定在試驗工況值;在氣相供給SO2后，同時在線監(jiān)測循環(huán)槽內及吸收塔出口pH值;由于吸收塔內漿液吸收SO2，隨著試驗的進行，槽內pH值開始下降，當pH值下降至設定工況值時，開始添加石灰石含量為5.81%的新鮮漿液，并通過調節(jié)添加漿液流量，使槽內pH值穩(wěn)定在設定值;在線監(jiān)測塔出口氣相SO2濃度，并每隔20min在槽內及塔出口處液相取樣，分析Ca2+、SIV離子及其中的CaCO3濃度;當循環(huán)槽內及塔出口處Ca2+、SIV離子及CaCO3含量與前一時間測點上的濃度基本相等時，認為試驗系統已達到化學過程穩(wěn)定。

（3）當系統化學過程穩(wěn)定后，測得各測點氣相SO2及CO2濃度，同時測得液相各測點上的pH值，并在循環(huán)槽內及吸收塔內各取樣點上取樣;取樣后關閉試驗系統;測量各取樣點上漿液組分的濃度，包括Ca2+、SIV濃度及漿液中石灰石含量，試驗結束。

1.3測量方法

SO2、CO2濃度通過兩臺德圖300M型煙道氣體分析儀監(jiān)測;Ca2+濃度利用EDTA滴定測定;SIV濃度由淀粉作指示劑，利用碘當量法測定;石灰石含量利用酸滴定測定。

2、試驗結果及討論

2.1循環(huán)漿液pH值對脫硫率的影響

改變循環(huán)槽內漿液pH值，吸收塔體的脫硫率隨pH值的增加而增加。pH值從4.5增至6.5，脫硫率提高8.1個百分點。脫硫率在pH值大于6.0及小于4.8后，脫硫率的變化都很明顯。脫硫率隨pH值的增加而增加，分析原因主要是：（1）循環(huán)槽內漿液pH值的提高，使得吸收塔內漿液pH值相應提高，氣、液界面處液相側pH值也隨著增加，從而促進了SO2在傳質液膜表面處的水解，增加了SO2的溶解度，提高了SO2在傳質液膜內的傳質動力;（2）漿液液相主體pH值的提高，會促進H2SO3、HSO3-在傳質液膜內傳遞時進行水解，從而提高SO2傳遞過程中的增強系數，總傳質系數增加;（3）脫硫塔內漿液液相主體pH值的提高使得液相H2SO3所占SIV濃度的比例下降，SO2氣液傳質動力增加。

2.2循環(huán)漿液pH值對石灰石含量的影響

在2.1的試驗條件下，測得循環(huán)槽內漿液中石灰石含量，pH值提高時，循環(huán)槽內石灰石含量相應增加，pH值從4.5增加至6.0時，石灰石含量從0.145gL增至0.399gL，增加比較緩慢;而pH值大于6.0時，石灰石含量急劇增加，pH值從6.0增加至6.5時，石灰石含量從0.399gL增至1.420gL。

石灰石的含量隨pH值的升高而增加，主要是由于石灰石的溶解速率隨pH值的提高而下降引起的。石灰石溶解過程是石灰石固相表面的Ca2+和CO23-透過固相和液相主體之間的液固膜向液相主體擴散的過程。在擴散過程中，CO23-由于發(fā)生水解而使得溶解速率得到增強，pH值越低，CO23-擴散過程中的水解速率越快，傳質增強作用越明顯，增強系數越大。相反pH值越高，增強作用受到抑制，溶解速率減慢。

pH值提高時，循環(huán)槽內漿液中Ca2+、SO24-及吸收塔出口處的SIV均有所增加，系統所吸收SO2量增加。在循環(huán)槽相同石膏量的基礎上，石膏的過飽和度相應有所提高來增加結晶速率，故漿液中Ca2+、SO24-有所提高。

3、結語

（1）循環(huán)槽內漿液pH值的合理運行區(qū)間為4.8～6.0。

（2）隨著循環(huán)槽漿液pH值的提高，脫硫率增加;循環(huán)槽漿液pH值大于6.0及小于4.8后，漿液pH值對系統脫硫率影響增大。

（3）循環(huán)槽漿液pH值提高時，漿液中石灰石含量相應增加。循環(huán)槽漿液pH值從4.5增加至6.0時，石灰石含量增加比較緩慢;而pH值大于6.0后，石灰石含量急劇增加。

（4）循環(huán)槽漿液pH值提高，漿液中Ca2+、SO24-及SIV濃度均有所增加，但影響不大。

參考文獻：

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（作者單位：國電雙遼發(fā)電有限公司）