影响湿法脱硫效率的关键因素
摘 要
石灰石湿法脱硫（WFGD）技术被国内电厂广泛应用，就 WFGD 法而言，从脱硫系统的专业角度出发，重点分析了对湿法脱硫系统现场运行影响效率的关键因素，并提出提高脱硫效率的建议，能够确保脱硫吸收塔长期稳定运行，达到良好的脱硫效果。
关键词 ：锅炉湿法脱硫 ；脱硫效率 ；影响因素
随着大气环保标准的不断提高，国内的燃煤电厂大多已完成了脱硫系统的建立，并进一步进行超低排放改造。石灰石 –石膏湿法脱硫（WFGD）作为广泛使用的脱硫技术，化学反
应步骤较多，对反应条件要求较高，因此协调各方面因素改进脱硫工艺从而提高脱硫效率势在必行。研究影响脱硫系统效率的关键因素，对目前日益严峻的大气环境来说，对于大型火力电厂的脱硫工作的平稳高效运行具有一定指导意义。
1 脱硫效率
目前，90% 以上燃煤电厂采用石灰石 - 石膏湿法脱硫（WFGD）工艺。而烟气脱硫效率是指石灰石 - 石膏湿法吸收塔反应装置吸收 SO2能力的大小。脱硫效率是判断吸收装置脱硫反应进行情况，现场运行人员能够根据其及时找到缺陷，并通过调整与脱硫效率的高低和系统的稳定运行密切相关的参数，进而使烟气达到排放要求。
脱硫效率按如下公式计算 ：
2 影响脱硫效率的因素
2.1 吸收塔浆液pH值对脱硫效率的影响
实验证明，浆液 pH 值是影响脱硫效率、脱硫产物成分的关键参数。当浆料的 pH 值较小时，它将有助于石灰石中Ca2+的溶解，但二氧化硫 SO2的吸收速率也会降低，更难溶于浆料中，效率大大降低，并且 pH 值将逐渐降低，酸度增强，会有一定程度的腐蚀 ；pH 值越高，总传质系数越大，减缓CaSO3· 1/2H2O 向 CaSO4· 1/2H2O 转换的反应速率，这不利于SO2的吸收，从而形成液膜阻碍反应吸收进一步进行。此外，pH 值过高可能使脱硫产物结晶在管道或其他部位上，会加剧管道和喷嘴的磨损。
建议，针对实际的脱硫吸收塔情况，燃烧负荷设计要求的煤质参数，浆液 pH 值控制在5.5~5.7。
2.2 吸收塔浆液浓度对脱硫效率的影响
影响脱硫效果的吸收塔浆液成分主要包括碳酸钙、盐酸不溶物和亚硫酸钙。在现场脱硫系统中，吸收塔浆液的浓度不断增加，这将逐渐减少亚硫酸钙 CaSO3· 0.5H2O 与 O2的接触机会，浆液量持续增加将引起吸收剂过饱和聚集，这使石灰石屏蔽并阻碍了吸收液中二氧化硫与碳酸钙的接触。另外，二氧化硫的累积增加导致 pH 值降低，减缓了吸收塔 SO2的吸收速率，降低了脱硫效率。一般要求亚硫酸钙质量分数在0.3%以下。
2.3 液气比对脱硫效率的影响
SO2的吸收过程是在吸收塔内完成的，主要过程就是烟气中的二氧化硫在有空气参与的状态下借助氧气的氧化作用与吸收浆液中的碳酸钙进行化学反应从而被吸收。SO2的吸收效果与液气比有关。所谓的（如图1）液气比即一定的时间内，吸收装置内石灰石浆液的喷淋量与脱硫吸收反应装置的烟气量比值，是脱硫效率的关键影响参数。在（WFGD）湿法脱硫系统中，提高液气比，使吸收塔内浆液剧烈湍动，增大了浆液喷淋密度，增加了气 – 液传质面积，提高了吸收塔的脱硫效率。一般情况下，运行人员应根据 SO2吸收的效果和出口数据及脱硫效率等因素来开启循环浆液泵的数量，调整液气比的比值，将液气比调整到一个合适的数据，确保达到环保排放指标的要求，同时降低运行费用。
图1 液气比对脱硫效率的影响
随着脱硫反应的长时间运行，泵的出力降低，液气比下降，这就要求为保证一定的脱硫效率，要根据具体情况建议调整设备，如切换循环泵，或进行多次反冲洗从而提高比，将烟气中的 SO2脱除掉，达到烟气净化的目的。
2.4 烟气性质对脱硫效率的影响
从（WFGD）湿法脱硫的角度进行分析，除了脱硫设备正常运行外，烟气量会随着负荷变化比较频繁而恶劣，当原烟气中二氧化硫的浓度含量超过技术协议值时，脱硫效率也会恶劣变化。
吸收塔入口硫分浓度高，超过技术协议设计值，会导致脱硫效率下降。
烟气含尘量越高，飞灰中的重金属离子会抑制脱硫反应的继续，阻碍钙离子与二氧化硫的接触，降低了脱硫效率。
鉴于以上烟气性质恶劣的影响脱硫反应，建议现场运行采取以下对策 ：控制好锅炉的燃烧和电除尘器的运行，使进入 FGD 系统的烟气参数在设计范围内。
2.5 石灰石特性对脱硫效率的影响
吸收剂品质直接影响脱硫系统的设计和可靠运行，根据（HJT 179—2005）标准要求，脱硫系统选择吸收剂的要求包括：纯度、MgCO3含量、酸不溶性物、细度、硬度和活性等方面的要求。一般而言，石灰石最低要求 90% 通过 250目筛，石灰石纯度一般要求大于 90%，若石灰石纯度低于90%，杂志SiO2含量高，石料硬度大，导致湿磨系统的出力低、颗粒度粗，浆液质量差。石灰石颗粒粒径越小，其比表面积越大，在吸收塔浆液里反应比表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石利用率越高，脱硫效率越高 ；吸收剂活性影响到吸收剂溶解度和溶解速度，活性较高的石灰石在保持相同的石灰石利用率的情况下，活性随着碳酸钙含量增加而提高，石膏纯度也相应提高。
建议对策 ：严格执行把控石灰石入厂检查质量和采制化制度，对不合格的石灰石进行退回。
3 结语
我国的大气污染主要以煤烟型为主，燃煤释放的二氧化硫对人类健康和生态环境系统等造成了严重的危害，因此控制二氧化硫的排放至关重要。本文结合脱硫反应原理及脱硫现场实践，对石灰石 - 石膏湿法脱硫系统（WFGD）在实际的应用中影响脱硫效率的各种因素进行分析，并针对性地提出相应措施，确保脱硫运行的相关参数控制在合适的范围内，以确保脱硫工艺达到控制要求，为脱硫过程提供经验借鉴和科学指导。
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