湿法脱硫系统的化学工艺及运行优化.ppt

湿法烟气脱硫系统的化学工艺及运行优化 浙江省电力试验研究院 周祖飞 2006年9月 浙江省燃煤电厂已投运烟气脱硫装置情况 2005年底前全国火电机组脱硫投运情况 主要内容 脱硫反应原理 脱硫运行的化学工艺 脱硫化学监测及结果分析 FGD的运行优化探讨 FGD系统运行中常见的问题及处理 一、 脱硫反应原理 石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统示意图 石灰石-石膏湿法脱硫原理 吸收塔浆液雾化，与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl 、HF被吸收。 SO2吸收产物在吸收塔底部进行氧化和中和反应，最终形成石膏。 石灰石浆液连续加入吸收塔，被搅拌机、氧化空气和循环泵不停搅动，以加快石灰石浆液的均布和溶解。 化学过程 1.SO2吸收 SO2(g) ? SO2(l) SO2＋H2O?H2SO3(l) H2SO3(l) ? H+ ＋HSO3- HSO3- ?H+＋SO32- 提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。 采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。 提高pH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。 保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。 2. CaCO3溶解及中和反应 CaCO3 (s)→ CaCO3 (l) CaCO3 (l) ＋ H+ ＋HSO3- ? Ca2+ ＋SO32- ＋H2O + CO2 a)提高石灰石的活性，减少杂质。 b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。 c)降低pH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。 d)增加石灰石在浆池中的停留时间，增加石膏浆液的固体浓度。 f)提高氧气在浆液中的溶解度，排挤溶解在液相中的CO2，强化中和反应。 3.氧化反应 SO32- ＋O2 → SO42- HSO3- ＋O2 → SO42- ＋ H+ 增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度 降低pH值，增加氧气的溶解度 改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。 氧化空气鼓气点深处布置 pH对HSO3-氧化速率的影响 4.石膏结晶 Ca2+ ＋SO32- ＋ H2O ? CaSO3·1/2H2O Ca2+ ＋SO42- ＋ H2O ? CaSO4·2H2O 降低pH值 保持足够的石膏相对过饱和度 及时排出石膏 5.烟气中HCl、HF的反应 CaCO3 +2 HCl==CaCl2+ CO2 ?+H2O CaCO3 +2 HF ==CaF2 + CO2 ?+H2O 反应控制： 排放废水，控制浆液中的Cl-、F-浓度 双膜理论 物理过程 SO2在气流中扩散 扩散通过气膜 SO2被吸收，由气态转入液态，生成水合物 SO2、SO32-、HSO3-、H+在液膜中扩散 石灰石表面溶解，由固相转入液相 中和、氧化 石膏结晶 NSO2——SO2的吸收速率 K——气相平均总传质系数，kg/s·m2 A——传质界面总面积， m2 G——烟气总质量流量， kg/s PSO2——气相主体中SO2分压 PSO2’——与液相主体中SO2浓度相平衡的SO2分压 K——气相平均总传质系数 Kg——气相传质分系数 Kl——液相传质分系数 φ——液膜增强系数 H——亨利系数 SO2吸收率的影响因素 常见的喷淋塔型 二、脱硫运行的化学工艺 烟气（SO2、SO3、HCl、HF、烟尘、烟温） 石灰石 工艺水 化学添加剂 石灰石特性（纯度、细度、活性） 组成成份：CaO、MgO（≤2％） 、Al2O3、 SiO2 颗粒度 （技术规范中要求） 烧低硫煤：250目（55μm ），90%过筛率 烧高硫煤：325目（44μm），90%过筛率 有关脱硫公司的石灰石特性要求 石灰石活性的三种表示法 1）pH =5.5，转化分数=80%； 2）pH = 5.5，6小时； 3) 恒定加酸，比较pH变化曲线 （1N H2SO4,速度2ml/min） 《石灰石粉反应速率的测定》方法要点 达到0.8转化分数的时间 事先测量石灰石中CaCO3和MgCO3的质量百分率； 计算转化分数为0.8时需要消耗的HCl体积，纪录当反应达到该体积时的时间 仪器:带恒定pH滴定模式的自动滴定仪，分辨率0.01，滴定控制灵敏度0.1pH； 石灰石粉的细度为250目（95%通过）； 《石灰石粉反应速率的测定》方法要点 50℃的恒温水浴； 溶于0.1M的CaCl2溶液； 搅拌速度800r/min，先连续搅拌5min; 设定pH为5.5±0.1 记录不同时刻的HCl消耗量 实验重复三次 没有规定标准 工艺水对脱硫反应的影响 pH——液膜增强系数 SS——石膏