淺談提高石灰石濕法脫硫效率的方法

摘要：石灰石濕法脫硫是化工行業(yè)較為有效的脫硫技術(shù)，然而在實(shí)際的脫硫操作過程中難免遇到問題，影響脫硫效率。文章首先分析了石灰石濕法脫硫的工藝與原理，然后分析了脫硫過程中的問題以及影響脫硫效率的因素，并提出了解決對策。

關(guān)鍵詞：石灰石濕法脫硫工藝；脫硫效率；化工行業(yè)；脫硫系統(tǒng)；脫硫設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X773 文章編號：1009-2374（2016）09-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.042

脫硫技術(shù)是礦業(yè)、電業(yè)等必不可少的一門技術(shù)，在眾多的脫硫技術(shù)中，石灰石濕法脫硫技術(shù)發(fā)展較為成熟，也在全球范圍內(nèi)得到了應(yīng)用和推廣。實(shí)驗(yàn)證明，該脫硫技術(shù)的工作效率較高、脫硫效果較好，然而實(shí)際運(yùn)行過程中需要集中處理好堵塞、腐蝕等問題，從而提高脫硫工作效率。

1 石灰石濕法脫硫工藝及原理分析

來自于除塵器中的氣體，其溫度較高，達(dá)到100℃以上，在風(fēng)機(jī)的輔助下，這些氣體將流向換熱器，在這一過程中氣體會被降溫，溫度急劇下降，達(dá)到80℃，降溫的氣體又將流向吸收塔，在其中同石灰石液體完成氣液相的噴淋混合，其中的水體將被蒸發(fā)，從而使已經(jīng)降溫的氣體深入冷卻，其溫度會下降至60℃，再被石灰石液體反復(fù)清洗，就能夠達(dá)到脫硫的目的，通常氣體中多于95%的硫會被脫掉，也能有效清除氣體中的HCl。當(dāng)氣體進(jìn)入吸收塔過程中能達(dá)到除水的作用，特別是當(dāng)其流經(jīng)兩級除霧器過程中，其中的懸浮小水滴會被有效清除。

一般來說，石灰石石膏漿液被設(shè)置在特殊的環(huán)境下，通常在吸收塔沉淀池內(nèi)，在漿液循環(huán)泵的作用下會被配置于吸收塔頂端的噴嘴集管內(nèi)，經(jīng)過不斷噴淋、洗滌，石灰石石膏液將同飄在上方的氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后會有新的物質(zhì)產(chǎn)生，這種新的物質(zhì)就是石膏結(jié)晶，出現(xiàn)在沉淀池中。經(jīng)由石膏排出泵的運(yùn)送，使其進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)，在其中會經(jīng)歷一系列的濃縮、脫水與洗滌，最終石膏將被良好地存在庫內(nèi)，形成成品石膏，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)利潤。

2 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中的問題與解決對策

脫硫系統(tǒng)由于受到多種因素的影響，在實(shí)際工作、運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)多種問題，這些問題會影響脫硫系統(tǒng)的正常高效工作，例如污垢凝滯、堵塞、腐蝕等，深入分析諸多問題產(chǎn)生的原因，并有針對性地采取措施解決問題，對于脫硫系統(tǒng)的高效運(yùn)行，石灰石脫硫都具有十分重要的意義。

2.1 污垢凝結(jié)、堵塞問題

導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)內(nèi)部污垢過量、凝結(jié)一處，最終系統(tǒng)堵塞無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素很多，具體包括了以下三大方面：

2.1.1 脫硫系統(tǒng)自然如果處于無氧化狀態(tài)，或者所承受的氧化度不高時，系統(tǒng)內(nèi)部會逐漸反應(yīng)生出全新的反應(yīng)物，CSS-軟垢，其化學(xué)式為：Ca（SO3）0.8（SO4）0.21/2H2O，該物質(zhì)為一種強(qiáng)垢物，處于脫硫系統(tǒng)內(nèi)部，會堵住系統(tǒng)的個別零件，阻礙其順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1.2 脫硫整個過程中形成的石膏，如果其濃度過大，大于漿液吸收的最大值，最終可能形成石膏晶體，從而慢慢沉淀下來，沉淀量過大，上升到某一程度的數(shù)值時，超越飽和狀態(tài)時，則很有可能最終產(chǎn)生晶核，晶核不僅會在石膏晶體表面生長，還可能堆積、繁殖于其他物表層，最終吸收塔中各個構(gòu)造的表面都將形成污垢。

2.1.3 吸收液的酸堿值浮動較大。當(dāng)吸收液氫離子濃度指數(shù)較低時，對應(yīng)的亞硝酸鹽溶解度會迅速提高，相反，硫酸鹽溶解能力將降低，這樣就為石膏離析創(chuàng)造了機(jī)會，形成結(jié)垢，質(zhì)地較硬。相反，吸收液中的氫離子濃度指數(shù)如果較高，亞硝酸鹽的溶解度會下降，此時會導(dǎo)致其離析，形成固體結(jié)垢，由于氫離子濃度指數(shù)高時，溶液處于堿性狀態(tài)，同亞硝酸鹽發(fā)生反應(yīng)最終會生成CaCO3的污垢，質(zhì)地較硬。

2.2 解決對策

為了解決結(jié)垢、堵塞的問題，應(yīng)該根據(jù)問題產(chǎn)生的原因來對應(yīng)采取科學(xué)的解決對策。具體為：

2.2.1 選擇強(qiáng)制氧化工藝。脫硫塔必須配備氧化風(fēng)機(jī)，確保漿液內(nèi)部含有一定量的石膏晶體，設(shè)定特定的密度指標(biāo)。

2.2.2 防范粉塵侵入。保護(hù)好脫硫系統(tǒng)設(shè)備的噴嘴，控制外界粉塵或者實(shí)驗(yàn)性粉塵物質(zhì)堵塞其中。通常對脫硫設(shè)備入口處的粉塵濃度做出特殊規(guī)定，通常要在200mg/m3以下，塔噴淋母管一般選擇特殊的噴嘴，例如空心噴嘴具有良好的抗磨性，同時要定期開啟沖洗水泵，防止噴頭堵塞。

2.2.3 控制塔溶液的pH值。脫硫系統(tǒng)設(shè)備工作過程中要積極穩(wěn)定pH值，通?？梢詤⒄账{液的pH值，濃度、液位來對應(yīng)科學(xué)把握好除霧器的液位，或者通過添加石灰石漿液等方法，都能穩(wěn)定pH值，其具體數(shù)值在5.0～5.7為最佳。

2.2.4 設(shè)法降低石膏飽和度在130%以下，為了達(dá)到這一目標(biāo)，應(yīng)該想辦法降低吸收液中水體的蒸發(fā)速度，或者利用吸收塔中密度計(jì)監(jiān)視塔內(nèi)石膏密度，來緩解石膏的過飽和。

2.2.5 為了防止脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，在其正式運(yùn)行前，可以朝著吸收塔內(nèi)添加二水硫酸鈣，如果系統(tǒng)長時間未用后，又一次被啟動，則應(yīng)該先添加新鮮晶體到吸收塔，或者科學(xué)地?cái)U(kuò)大液體比例。

2.2.6 維持吸收塔攪拌器的常規(guī)工作、運(yùn)轉(zhuǎn)，將啟動沖洗設(shè)備安裝在攪拌器中，待攪拌器運(yùn)行，就立刻進(jìn)入清洗狀態(tài)，防止堵塞。

2.3 腐蝕問題與處理

2.3.1 腐蝕的原因分析。

第一，來自于除塵器中的煙氣，內(nèi)部富含多種物質(zhì)，例如二氧化硫、氯化氫等，這些酸性氣體可能同液體發(fā)生反應(yīng)，形成酸性溶液，而且其中的酸根離子就會腐蝕金屬，腐蝕性會逐步滲透、散開，形成大面積腐蝕。同時水和電解質(zhì)會在金屬表層發(fā)生反應(yīng)，形成一種電化學(xué)腐蝕物質(zhì)，最常見于焊接縫隙。

第二，結(jié)晶腐蝕。由于溶液內(nèi)部含有大量的酸鹽物質(zhì)，會在液體溶液的帶動下逐步腐蝕防腐內(nèi)襯，脫硫系統(tǒng)停止工作后，塔體內(nèi)部會慢慢干燥，此時將有固體的NO3鹽、SO4鹽等出現(xiàn)，淤積過多會占據(jù)空間，導(dǎo)致吸收塔膨脹過度受損。

第三，不良溫度的破壞。當(dāng)換熱器發(fā)生故障，循環(huán)液系統(tǒng)異常時，吸收塔中溫度會迅速上升，會影響防腐材料防腐能力的發(fā)揮。

第四，漿液內(nèi)部富含多種固體顆粒，在實(shí)際運(yùn)行中，難免對吸收塔表面產(chǎn)生長時間的沖擊，其中塔側(cè)壁、底部等都將受到嚴(yán)重沖擊。

2.3.2 抗腐蝕的方法和技術(shù)。

第一，從漿液的pH值入手，進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，使其處于4以上。

第二，科學(xué)調(diào)控脫硫設(shè)備其他入口位置的溫度，優(yōu)選能夠與其良好運(yùn)行配合的防腐內(nèi)襯，只有這樣才能充分發(fā)揮防腐內(nèi)襯的防腐蝕作用，所采用的脫硫設(shè)備也要具有一定的溫度承受能力，要求其能承受溫度達(dá)160℃的煙氣。

第三，確保防腐內(nèi)襯的質(zhì)量，實(shí)際施工過程中必須做好各個環(huán)節(jié)的監(jiān)督，例如原料質(zhì)量檢查、工序檢查等，保證防腐內(nèi)襯層的質(zhì)量，這樣才能真正提高脫硫效率。

第四，優(yōu)選防腐材料。塔體不同位置適合不同類型的防腐材料，例如入口煙道處優(yōu)選內(nèi)襯2毫米的鎳基合金C276防腐材料。換熱器的低溫部位則適合用玻璃鱗片，內(nèi)襯通常優(yōu)選合金防腐材料。流通溶液的管道則適合選擇內(nèi)襯橡膠防腐材料。

3 提高脫硫效率的方法

3.1 科學(xué)把握吸收液的pH值

吸收塔中漿液的pH值不可過高或過低，過高將與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，過低則可能與鈣離子發(fā)生反應(yīng)，生成鹽。通常要將pH值控制在6，此時SO2能被有效吸收，然而，其不足在于污垢淤結(jié)，發(fā)生堵塞，影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行效率，不利于脫硫工作的高效開展，如果pH值控制在4則過低，可能影響SO2的吸收，造成設(shè)備腐蝕，科學(xué)的pH值范圍應(yīng)該為5～6。

3.2 調(diào)整脫硫劑和煙氣的反應(yīng)時間

煙氣在實(shí)際流動過程中，會與石灰石漿液有一定的接觸，接觸過程中會發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)程度取決于接觸時間，選擇揚(yáng)程較高的循環(huán)泵，能夠調(diào)動二者長期接觸，從而促進(jìn)反應(yīng)，提高脫硫效率。

3.3 把握好液氣比例

液氣之間比例變大，意味著二者能夠有效解除，從而加快脫硫。然而，需要指出的是SO2與吸收液間會形成氣液平衡，如果液體和氣體的比例超出規(guī)定范圍，脫硫工作將變得緩慢，會導(dǎo)致二氧化硫相關(guān)氣體無法與石灰石發(fā)生徹底、充分的反應(yīng)，此時就只能進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，此時可以想辦法提高漿液循環(huán)次數(shù)，從而確保碳酸鈣和二氧化硫二者之間充分接觸、徹底反應(yīng)，最終保證二氧化硫的去除率。

3.4 石灰石粒度與純度

為了保證反應(yīng)高效、徹底地進(jìn)行，應(yīng)該控制石灰石顆粒大小，使其達(dá)到較細(xì)狀態(tài)，提高其吸收速率，細(xì)度為：90%以上的石灰石可以流經(jīng)325目篩，純度也要達(dá)到90%以上。

3.5 氧化空氣量

脫硫中，氧氣會融入，從而導(dǎo)致亞硫酸根離子變成硫酸根離子，如果氧氣不斷上升，會使CaSO4·2H2O更快地形成，從而加快脫硫速度，因此可以嘗試增設(shè)氧化風(fēng)機(jī)。

3.6 控制煙塵濃度

煙氣內(nèi)難免會摻入一定量的煙灰，這些煙灰會影響高效脫硫，使得石灰石中的鈣離子無法高效溶解，煙灰內(nèi)含有重金屬，也可能阻礙鈣離子和亞硝酸氫根離子之間反應(yīng)，如果煙灰含量過大，會影響漿液反應(yīng)效率，影響脫硫效率，所以要控制脫硫設(shè)備入口位置的粉塵，其數(shù)量應(yīng)該在200mg/m3以下。

3.7 把握煙氣溫度

通常來說，在煙氣正式進(jìn)入吸收塔前，要控制其溫度，這樣才能促進(jìn)二氧化硫氣體有效接觸漿液，加快脫硫效率。通常情況下應(yīng)該控制煙氣溫度在60℃左右，以此溫度為基礎(chǔ)再開始吸收操作，塔入口處的煙氣溫度也要在80℃。

4 結(jié)語

石灰石濕法脫硫技術(shù)是一種科學(xué)、有效的技術(shù)，在脫硫工作中發(fā)揮了積極作用，然而實(shí)際運(yùn)行中可能受到多種不良因素的干擾，例如脫硫設(shè)備堵塞、腐蝕等問題，重視影響脫硫效率的因素，及時排除這些不良因素，為石灰石濕法脫硫創(chuàng)造有利條件，才能達(dá)到預(yù)期的脫硫效果。

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作者簡介：吳晶晶（1983-），女，河北邯鄲人，冀中能源峰峰集團(tuán)電業(yè)分公司工程師，研究方向：中小型熱電廠節(jié)能及煙氣脫硫、除塵、脫硝等環(huán)保措施。

（責(zé)任編輯：王 波）