影响SO2吸收的运行分析
摘要：本文介绍广东惠州平海发电厂有限公司脱硫系统，分析影响SO2吸收的主要因素，从而有效的控制脱硫效率，保证烟囱出口SO2的排放浓度满足最新的大气染排放标准。
关键词：SO2吸收；PH值；脱硫剂
中图分类号：F407.7 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0193-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.105
Abstract：This paper introduces Guangdong Co. Ltd. HuizhouPinghai power plant desulfurization system， analyzing the influencing factors of SO2 absorption， so as to effectively control the desulfurization efficiency， ensure the emission concentration of export SO2 chimney to meet the new emission standard of air pollution.
Keywords： SO2 absorption； PH；desulfurizer
1 概述
我厂为2×1000MW超超临界燃煤发电机组，脱硫系统采用石灰石―石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫效率≥96%，并满足火电厂SO2最新排放浓度标准，确保烟囱出口SO2浓度不高于35mg/Nm3。
2 系统流程
由引风机来的原烟气经增压风机升压后，折流向上与喷淋下来的浆液充分接触，烟气被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2、HCl、HF等酸性成分被吸收，再连续流经两层屋脊型除雾器，除去烟气中所夹带的雾滴后，经烟囱排入大气中。
浆液中的石灰石与烟气中SO3和SO2反应，生成CaSO4和CaSO3，其中CaSO3与氧化风机鼓入的空气反应，强制氧化成CaSO4。吸收塔浆液中的过饱和CaSO4溶液结晶生成石膏（CaSO4·2H2O），通过石膏排出泵连续抽出，视吸收塔浆池的液位和密度决定将石膏浆液送至脱水系统进行脱水或将浆液送回吸收塔。
3 原理分析
石灰石―石膏湿法烟气脱硫工艺采用吸收法来净化烟气，它包含物理和化学两个过程，大致分为四个阶段[2]：
（1）气态反应物从气相进入气—液界面。
（2）气态反应物进入液相，进行一系列化学反应。
（3）液相中的反应物从液相进入相界面附近的反应区。
（4）反应生成物从反應区转移到液相。
4 吸收塔内的主要化学反应式
（1）浆液中CaCO3与烟气中的SO2反应，生成CaSO3：
CaCO3+SO2+H2O——CaSO3·1/2H2O +1/2H2O +CO2[3]
（2）烟气中的氧气和HSO3—反应，部分的Ca（HSO3）2转化成CaSO4·2 H2O（石膏）：
CaSO3·1/2H2O + SO2 + H2O——Ca（HSO3）2 +1/2H2O
Ca（HSO3） 2 +1/2O2 +2H2O ——CaSO4· 2 H2O + SO2 + H2O
（3）氧化风机鼓入的空气与浆液中剩余的CaSO3·1/2H2O发生氧化反应，生成硫酸钙。
1/2O2+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O——CaSO4·2H2O
5 影响SO2吸收的因素
（1）设计因素：液气比L/G、烟气流速、吸收塔大小、氧化风量及布置、喷淋层设计。
（2）入口烟气因素：入口烟气温度、入口SO2浓度、烟气量、氧量。
（3）脱硫剂因素： 石灰石成分、反应活性、细度、工艺水质等；
（4）运行因素： 浆液浓度、PH值、氧化程度、钙硫比Ca/S、浆液循环泵投运台数、废水排放量。
（5）其他因素：仪表准确度。
6 主要运行参数分析
我厂脱硫系统，要参数的控制范围为：石灰石浆液浓度在1250kg/m3，PH值在4.8—5.6之间，吸收塔浆液密度控制在1040-1090kg/m?，液气比为10.81L/m3，钙硫比为1.015。
6.1 脱硫剂
石灰石―石膏湿法脱硫系统中，脱硫剂的性能参数将直接影响脱硫过程中SO2的溶解吸收和氧化，对脱硫效率影响很大。我厂的脱硫剂为石灰石浆液，对石灰石供浆量的调整是控制烟囱出口SO2和吸收塔PH值最直接、快速、有效的手段。加大供浆量，则脱硫效率提高，烟囱出口SO2降低，PH升高；降低供浆量，则脱硫效率降低，烟囱出口SO2升高，PH降低。运行过程中石灰石浆液供应中的常见问题：
（1）石灰石浆液密度低，其影响是：供浆量增大，造成石灰石原料和工艺水的浪费，增加能耗；为保证脱硫效率，以提高液气比为代价，增加电耗，降低经济性；高硫份、高负荷时，不能将烟囱出口SO2处理至最新大气污染物排放标准，造成SO2排放超标，带来不良社会效应。
（2）石灰石浆液密度高，其影响：钙硫比提高，降低系统的经济性；吸收剂过饱和，使反应的表面积增加，降低SO2的吸收效率；易造成管道的磨损。
（3）石灰石浆液纯度不够，其影响：石灰石中过多的Mg2+会抑制石灰石的溶解，导致SO2吸收效率降低，吸收塔内结垢；石灰石中含有SiO2，硬度高，研磨系数大，造成球磨机系统磨损严重、且能耗增加；石灰石中盐酸不溶物含量高，其含量偏高会导致吸收塔发泡溢流、脱水系统性能不好、石膏品质差等问题。
（4）石灰石浆液管道泄露：浆液管道最常出现的问题是管道磨损、腐蚀穿孔，而石灰石供浆管道一旦泄露，吸收塔内化学反应中断，SO2得不到有效的脱除，最终使得SO2排放超标；使得吸收塔内浆液品质劣化。
6.2 PH值
6.2.1 PH值高的影响
液相传质系数增大，SO2的吸收速率增大，提高脱硫效率；PH值大于6.0时，石灰石的溶解被抑制，浆液中出现大量过剩的石灰石，增加了钙硫比和脱硫剂的耗量，运行成本提高；PH值较高，尤其是高于6.2时，吸收塔内反应主要生成CaSO3· 1/2H2O，其脱水效果差，且溶解度低，易达到饱和二结晶，在塔壁、转角、干湿结合面等结垢；石灰石的溶解速率明显下降，吸收塔浆液及石膏中石灰石含量增加，增加系统堵塞、结垢的可能。
6.2.2 PH值低的影响
PH值低有利于石灰石溶解度，降低原料成本，使浆液和石膏的品质得到保证；但当pH值低时，SO2的吸收受到抑制，脱硫效率降低，当pH值小于4.0[1]时，SO2几乎不能被吸收；当吸收塔浆液的PH值小于4.5，浆液中的F-主要等络合物的形式存在，包裹石灰石颗粒的表面，极大地阻碍石灰石的溶解，导致碳酸钙含量增加；pH值低会加剧设备的腐蚀。
综上所述，PH值高有利于SO2吸收，PH值低利于CaSO3· 1/2H2O的氧化和石灰石溶解，所以选择以合适的PH值对烟气脱硫反应至关重要，我厂一般控制吸收塔浆液的PH值在4.8—5.6，通过控制石灰石浆液的流量来实现，在供浆方式上采用连续稳定流量供浆。
6.3 吸收塔密度
随着吸收塔内反应的进行，浆液密度不断升高，当密度大于1090 kg/m?时，混合浆液中的CaSO4·2H2O和CaCO3的浓度达到饱和，而CaSO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用，使得脱硫效率降低。吸收塔密度太低，浆液中的石膏含量较低，此时如果排除浆液，将导致吸收塔内CaCO3含量增高，浆液品质降低，浪费石灰石。对密度的控制手段主要是脱水和排废水，一方面降低吸收塔浆液的密度，另一方面降低吸收塔内氯离子、重金属离子和飞灰等有害物质对脱硫效率的影响。我厂为保证吸收塔内浆液的品质，增设一路废水直排系统，当吸收塔浆液密度较低时，只对系统排废水，以降低有害物质的影响。
所以，运行中要控制石膏浆液密度在合适的范围，使得SO2的吸收有效、经济的运行，我厂主要控制吸收塔浆液密度在1040-1090 kg/m?。同时，要定期对吸收塔内的浆液进行化验，并分析结果，合理的调整吸收塔的密度。
7 综述
影响SO2吸收的因素很多，因此，在实际运行过程中，当出现脱硫效率下降时，要认真分析，找出根本原因，对症下药，同时在运行过程中不断的总结积累经验，使得FGD系统安全、稳定、高效、环保的运行。
參考文献
[1] 姜维才.脱硫值班员[M].北京：中国电力出版社，2007-09.
[2]曾庭华等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008-05.
[3]王文宗，武文江.火电厂烟气脱硫及脱硝实用技术[M].北京：中国水电水利出版社，2010.
收稿日期：2017-05-12
作者简介：周艳（1985-），女，本科，助理工程师，研究方向为燃煤机组环保、化学专业的运行。
关键词：SO2吸收；PH值；脱硫剂
中图分类号：F407.7 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0193-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.105
Abstract：This paper introduces Guangdong Co. Ltd. HuizhouPinghai power plant desulfurization system， analyzing the influencing factors of SO2 absorption， so as to effectively control the desulfurization efficiency， ensure the emission concentration of export SO2 chimney to meet the new emission standard of air pollution.
Keywords： SO2 absorption； PH；desulfurizer
1 概述
我厂为2×1000MW超超临界燃煤发电机组，脱硫系统采用石灰石―石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫效率≥96%，并满足火电厂SO2最新排放浓度标准，确保烟囱出口SO2浓度不高于35mg/Nm3。
2 系统流程
由引风机来的原烟气经增压风机升压后，折流向上与喷淋下来的浆液充分接触，烟气被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2、HCl、HF等酸性成分被吸收，再连续流经两层屋脊型除雾器，除去烟气中所夹带的雾滴后，经烟囱排入大气中。
浆液中的石灰石与烟气中SO3和SO2反应，生成CaSO4和CaSO3，其中CaSO3与氧化风机鼓入的空气反应，强制氧化成CaSO4。吸收塔浆液中的过饱和CaSO4溶液结晶生成石膏（CaSO4·2H2O），通过石膏排出泵连续抽出，视吸收塔浆池的液位和密度决定将石膏浆液送至脱水系统进行脱水或将浆液送回吸收塔。
3 原理分析
石灰石―石膏湿法烟气脱硫工艺采用吸收法来净化烟气，它包含物理和化学两个过程，大致分为四个阶段[2]：
（1）气态反应物从气相进入气—液界面。
（2）气态反应物进入液相，进行一系列化学反应。
（3）液相中的反应物从液相进入相界面附近的反应区。
（4）反应生成物从反應区转移到液相。
4 吸收塔内的主要化学反应式
（1）浆液中CaCO3与烟气中的SO2反应，生成CaSO3：
CaCO3+SO2+H2O——CaSO3·1/2H2O +1/2H2O +CO2[3]
（2）烟气中的氧气和HSO3—反应，部分的Ca（HSO3）2转化成CaSO4·2 H2O（石膏）：
CaSO3·1/2H2O + SO2 + H2O——Ca（HSO3）2 +1/2H2O
Ca（HSO3） 2 +1/2O2 +2H2O ——CaSO4· 2 H2O + SO2 + H2O
（3）氧化风机鼓入的空气与浆液中剩余的CaSO3·1/2H2O发生氧化反应，生成硫酸钙。
1/2O2+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O——CaSO4·2H2O
5 影响SO2吸收的因素
（1）设计因素：液气比L/G、烟气流速、吸收塔大小、氧化风量及布置、喷淋层设计。
（2）入口烟气因素：入口烟气温度、入口SO2浓度、烟气量、氧量。
（3）脱硫剂因素： 石灰石成分、反应活性、细度、工艺水质等；
（4）运行因素： 浆液浓度、PH值、氧化程度、钙硫比Ca/S、浆液循环泵投运台数、废水排放量。
（5）其他因素：仪表准确度。
6 主要运行参数分析
我厂脱硫系统，要参数的控制范围为：石灰石浆液浓度在1250kg/m3，PH值在4.8—5.6之间，吸收塔浆液密度控制在1040-1090kg/m?，液气比为10.81L/m3，钙硫比为1.015。
6.1 脱硫剂
石灰石―石膏湿法脱硫系统中，脱硫剂的性能参数将直接影响脱硫过程中SO2的溶解吸收和氧化，对脱硫效率影响很大。我厂的脱硫剂为石灰石浆液，对石灰石供浆量的调整是控制烟囱出口SO2和吸收塔PH值最直接、快速、有效的手段。加大供浆量，则脱硫效率提高，烟囱出口SO2降低，PH升高；降低供浆量，则脱硫效率降低，烟囱出口SO2升高，PH降低。运行过程中石灰石浆液供应中的常见问题：
（1）石灰石浆液密度低，其影响是：供浆量增大，造成石灰石原料和工艺水的浪费，增加能耗；为保证脱硫效率，以提高液气比为代价，增加电耗，降低经济性；高硫份、高负荷时，不能将烟囱出口SO2处理至最新大气污染物排放标准，造成SO2排放超标，带来不良社会效应。
（2）石灰石浆液密度高，其影响：钙硫比提高，降低系统的经济性；吸收剂过饱和，使反应的表面积增加，降低SO2的吸收效率；易造成管道的磨损。
（3）石灰石浆液纯度不够，其影响：石灰石中过多的Mg2+会抑制石灰石的溶解，导致SO2吸收效率降低，吸收塔内结垢；石灰石中含有SiO2，硬度高，研磨系数大，造成球磨机系统磨损严重、且能耗增加；石灰石中盐酸不溶物含量高，其含量偏高会导致吸收塔发泡溢流、脱水系统性能不好、石膏品质差等问题。
（4）石灰石浆液管道泄露：浆液管道最常出现的问题是管道磨损、腐蚀穿孔，而石灰石供浆管道一旦泄露，吸收塔内化学反应中断，SO2得不到有效的脱除，最终使得SO2排放超标；使得吸收塔内浆液品质劣化。
6.2 PH值
6.2.1 PH值高的影响
液相传质系数增大，SO2的吸收速率增大，提高脱硫效率；PH值大于6.0时，石灰石的溶解被抑制，浆液中出现大量过剩的石灰石，增加了钙硫比和脱硫剂的耗量，运行成本提高；PH值较高，尤其是高于6.2时，吸收塔内反应主要生成CaSO3· 1/2H2O，其脱水效果差，且溶解度低，易达到饱和二结晶，在塔壁、转角、干湿结合面等结垢；石灰石的溶解速率明显下降，吸收塔浆液及石膏中石灰石含量增加，增加系统堵塞、结垢的可能。
6.2.2 PH值低的影响
PH值低有利于石灰石溶解度，降低原料成本，使浆液和石膏的品质得到保证；但当pH值低时，SO2的吸收受到抑制，脱硫效率降低，当pH值小于4.0[1]时，SO2几乎不能被吸收；当吸收塔浆液的PH值小于4.5，浆液中的F-主要等络合物的形式存在，包裹石灰石颗粒的表面，极大地阻碍石灰石的溶解，导致碳酸钙含量增加；pH值低会加剧设备的腐蚀。
综上所述，PH值高有利于SO2吸收，PH值低利于CaSO3· 1/2H2O的氧化和石灰石溶解，所以选择以合适的PH值对烟气脱硫反应至关重要，我厂一般控制吸收塔浆液的PH值在4.8—5.6，通过控制石灰石浆液的流量来实现，在供浆方式上采用连续稳定流量供浆。
6.3 吸收塔密度
随着吸收塔内反应的进行，浆液密度不断升高，当密度大于1090 kg/m?时，混合浆液中的CaSO4·2H2O和CaCO3的浓度达到饱和，而CaSO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用，使得脱硫效率降低。吸收塔密度太低，浆液中的石膏含量较低，此时如果排除浆液，将导致吸收塔内CaCO3含量增高，浆液品质降低，浪费石灰石。对密度的控制手段主要是脱水和排废水，一方面降低吸收塔浆液的密度，另一方面降低吸收塔内氯离子、重金属离子和飞灰等有害物质对脱硫效率的影响。我厂为保证吸收塔内浆液的品质，增设一路废水直排系统，当吸收塔浆液密度较低时，只对系统排废水，以降低有害物质的影响。
所以，运行中要控制石膏浆液密度在合适的范围，使得SO2的吸收有效、经济的运行，我厂主要控制吸收塔浆液密度在1040-1090 kg/m?。同时，要定期对吸收塔内的浆液进行化验，并分析结果，合理的调整吸收塔的密度。
7 综述
影响SO2吸收的因素很多，因此，在实际运行过程中，当出现脱硫效率下降时，要认真分析，找出根本原因，对症下药，同时在运行过程中不断的总结积累经验，使得FGD系统安全、稳定、高效、环保的运行。
參考文献
[1] 姜维才.脱硫值班员[M].北京：中国电力出版社，2007-09.
[2]曾庭华等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008-05.
[3]王文宗，武文江.火电厂烟气脱硫及脱硝实用技术[M].北京：中国水电水利出版社，2010.
收稿日期：2017-05-12
作者简介：周艳（1985-），女，本科，助理工程师，研究方向为燃煤机组环保、化学专业的运行。
