石灰石/石灰—石膏脫硫法介紹

? ? ? ?石灰石-石膏濕法脫硫工藝采用價廉易得的石灰石作脫硫吸收劑。將石灰石粉與水混合攪拌制成石灰石漿液，石灰石漿液經(jīng)泵打入吸收塔與煙氣充分接觸，使煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣進(jìn)行反應(yīng)生成亞硫酸鈣，從吸收塔下部漿池鼓入氧化空氣使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。從吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉堆放。脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴后，由煙囪排入大氣。

? ? ? ?該工藝適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫，脫硫效率可達(dá)到95%以上。

? ? ? ?脫硫副產(chǎn)物石膏的處置一般有拋棄和回收利用兩種方法。脫硫石膏處置方式的選擇主要取決于市場對脫硫石膏的需求、脫硫石膏的質(zhì)量以及是否有足夠的堆放場地等因素。

反應(yīng)原理

1、吸收原理

? ? ? ?吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔,分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴中的Ca(OH)2、CaSO3與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收，與Ca(OH)2、CaSO3轉(zhuǎn)化成CaSO3、Ca(HSO3)2、CaSO4。SO2吸收的產(chǎn)物CaSO3、Ca(HSO3)2、CaSO4漿液進(jìn)入循環(huán)池，在循環(huán)池中進(jìn)行強(qiáng)制氧化和中和反應(yīng)并形成石膏。

? ? ? ?為了維持吸收液恒定的pH值在5.5~6.5之間運行,并減少石灰石消耗量,石灰石調(diào)漿濃度一般在15%~20%)被連續(xù)加入吸收塔,同時吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌機(jī)、氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地攪動(初運時要加入石膏晶種),以加快石灰石在漿液中的均布和溶解。

2、吸收反應(yīng)

? ? ? ?煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內(nèi)有效接觸,循環(huán)漿液吸收大部分SO2,反應(yīng)如下:

? ? ? ?SO2(g)+H2O→·S02(1)+H2O(傳質(zhì))

? ? ? ?SO2+H2O→→H2SO3(溶解)

? ? ? ?SO2+H2O→H1++HS)3(電離)

? ? ? ?H2SO3=H++HSO3(電離)

? ? ? ?吸收反應(yīng)是傳質(zhì)和吸收的過程,水吸收SO2屬于中等溶解度的氣體組分的吸收,根據(jù)雙膜理論,傳質(zhì)速率受氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力的控制。強(qiáng)化吸收反應(yīng)的措施包括:

? ? ? ?①采用逆流傳質(zhì),增加吸收區(qū)平均傳質(zhì)推動力；

? ? ? ?②增加氣相與液相的流速,改變氣膜和液膜的界面強(qiáng)化傳質(zhì)；

? ? ? ?③加快已溶解SO2的電離和氧化,當(dāng)亞硫酸被氧化以后,它的濃度就會降低,會促進(jìn)SO2的吸收；

? ? ? ?④提高pH值,減少電離的逆向過程,增加液相吸收推動力；

? ? ? ?⑤在總的吸收系數(shù)一定的情況下,增加氣液接觸面積,延長接觸時間,如增大液氣比減小液滴粒徑,調(diào)整噴淋層間距等；

? ? ? ?⑥保持均勻的流場分布和噴淋密度,提高氣液接觸的有效性。

3、中和反應(yīng)

? ? ? ?吸收劑漿液保持一定的pH值(5.5~6.5),在吸收塔內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng),中和后的漿在吸收塔內(nèi)再循環(huán),中和反應(yīng)如下

? ? ? ?Ca(OH)2→Ca2++2OH

? ? ? ?Ca2++HSO3+(1/2)H2O→CaSO)3·(1/2)H2O+H+

? ? ? ?CaSO3+H2O+SO2(D)→→Ca(HSO3)2

? ? ? ?Ca(HSO3)2+Ca(OH)2→2CaSO3·H2O

? ? ? ?Ca2++CO3-+2H++SO-+H2O→→CaSO4·2Hl2O+CO2↑

? ? ? ?2H++CO3→H2O+CO2↑

? ? ? ?中和反應(yīng)本身并不困難,中和反應(yīng)伴隨著石灰石的溶解、中和及結(jié)晶。由于石灰石較為難溶，因此如何增加石灰石的溶解度和反應(yīng)生成的石膏盡快結(jié)晶，以降低石膏過飽和度是鍵。強(qiáng)化中和反應(yīng)的措施：①提高石灰石的活性，選用純度高的石灰石，減少雜質(zhì)；②細(xì)石灰石粒徑，提高溶解速率；③降低pH值,增加石灰石溶解度,提高石灰石的利用；④增加石灰石在漿池中的停留時間；⑤增加石膏漿液的固體濃度,增加結(jié)晶附著面,控制膏的相對飽和度；⑥提高氧氣在漿液中的溶解度，減少CO2在液相中的溶解,強(qiáng)化中和反應(yīng)。

4、氧化反應(yīng)

? ? ? ?部分HSO3在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化,其他的HSO3在反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化,反應(yīng)如下:?

? ? ? ?氧化反應(yīng)是液相連續(xù),氣相離散。氧在水中的溶解度比較小,根據(jù)雙膜理論,傳質(zhì)速受液膜傳質(zhì)阻力的控制。強(qiáng)化氧化反應(yīng)的措施包括：

? ? ? ?①增加氧化空氣的過量系數(shù),增加氧濃度

? ? ? ?②改善氧氣的分布均勻性,減小氣泡平均粒徑,增加氣液接觸面積

5、結(jié)晶及結(jié)垢

? ? ? ?鈣法的結(jié)垢堵塞在于CaSO3·1/2H2O、CasO4·2H2O的飽和結(jié)晶,只要及時排除CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O,保持CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O在循環(huán)液中不飽和,同時保持Ca(HSO3)2、CaSO3為循環(huán)吸收液的主流物質(zhì),控制好Ca(HSO3)2、CaSO3的比例,即可避免循環(huán)系統(tǒng)結(jié)垢堵塞。