石灰石石膏湿法脱硫技术0913
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在pH值较低时，扩散速度限制着整个过程；而在碱性范围 内，颗粒表面的化学动力学过程起主要作用。
低pH值有利于CaCO3的溶解。当pH值在4~6之间时，若其 他参数大部分保持恒定，则石灰石的溶解速率按近似线性的规 律加快，直至pH=6为止。为提高SO2的俘获量，需要尽可能保 持较高的pH值。因此，在给定的石灰石规格和不变的工艺条件 下，只能提高石灰石浆液的浓度，以加快动力学过程，从而加 快氢离子的消耗和钙离子的生成速度。但这要有一个上限，若 悬浮液中CaCO3含量过高，在最终产物和废水中的CaCO3含量 也都会增高。这一方面增加了吸收剂的消耗，另一方面降低了 石膏的质量。
10
刘易斯（Lewis，W·K）和惠特曼（W·G·Whitman）在 20世纪20年代提出的双膜理论在吸收研究领域一直占有重要 地位，前面关于单相内传质机理的分析和处理，都是按照双 膜理论的基本论点进行的。
双膜理论的基本要点如下： ① 相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界 面两侧各有一个很薄的有效滞流膜层，吸收质以分子扩散方 式通过此二膜层。 ② 在相界面处，气、液两相达到平衡。 ③ 在膜层以外的中心区，由于流体充分湍动，吸收质浓 度是均匀的，即两相中心区内浓度梯度皆为零，全部浓度变 化集中在两个有效膜层内。
烟囱
脱硫反应式Leabharlann SO2+CaCO3+1/2 02+2H2O CaSO4·2H2O+CO2
石灰石 供给设备
石膏脱水设备
锅炉 脱硝装置
空预机
除尘器
增压风机
吸收塔
引风机
烟气换热器
▪ SO2 吸收:
SO2 H2O H2SO3 (1) H2SO3 H HSO3 (2)
氧化:
HSO3
1 2 O2
H
SO4
HCO3－ +H+ H2CO3 H2O+CO2
这个基本反应的结果消耗了额外的氢离子。 一般在实际工程运行的pH值下，还会生成一小部分的
半水硫酸钙沉淀，这也是造成设备结垢的原因这样之一。
24
石灰石的溶解，由化学过程（反应动力学过程）和物理过程
（反应物从石灰石粒子中迁移出的扩散过程）两个因素决定。 当pH值在5~6之间时，这两种过程一样重要。
pH值
6 6.8
工艺上采取向循环槽中鼓入空气的方法，使HSO3-强制氧化成SO42-，以 保证反应按下式进行
HSO3-+1/2O2
HSO4－
SO42－+H+
氧化反应的结果，使大量的HSO3－转化成SO42-，使反应得以向右 进行。加之生成的SO42-会与Ca2+发生反应，生成溶解度相对较小的 CaSO4，更加大了SO2溶解的推动力，从而使SO2不断地由气相转移到 液相，最后生成有用的石膏。
通过pH值的变化来改变氧化速率有可能直接影响浆液中 石膏的相对过饱和度。在pH值为4.5时，亚硫酸氢盐的氧化 作用最强。而在pH值偏离时，HSO3-的氧化率将减少。事实 上，当pH值降到足够低时，溶液中存在的只是水化了的SO2 分子，这对氧化相当不利。因此，用控制浆液pH值的手段来 影响石膏的过饱和度也是一个重要手段。
23
④ 石灰石的溶解 通过加入吸收剂一方面可以消耗溶液中的氢离子，另一
方面得到了作为最终的固态物石膏所需的钙离子。为此目的， 可以加入石灰石CaCO3。
CaCO3 +H+ Ca2+ +HCO3－ 这是以CaCO3作为吸收剂进行脱硫时的关键步骤，这 已是被大量实验研究和工程实际所证明。新产生的HCO3离子与碳酸建立平衡：
随着石灰石/石膏法FGD系统的不断简化和完善，不仅运行、 维修更加方便，而且设备造价也有所降低。据统计，目前世界 上已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，WFGD工艺占80% 左右。从近年国内脱硫实践看，脱硫投资已有大幅度的降低。 综合各方面的情况，WFGD最适合大机组脱硫的需要。
9
脱硫工艺过程化学原理 在湿式石灰石—石膏法脱硫工艺中作为液相化学反应的结 果使气态物质和液态悬浮液之间发生物质的转化而吸收SO2， 这是一个气液传质过程，该过程大致分为如下几个阶段： ①气态反应物质从气相主体向气-液界面的传递； ②气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生反应； ③液相中的反应物由液相主体向相界面附近的反应区迁移； ④反应生成物从反应区向液相主体的迁移。 用水吸收SO2一般被认为是物理吸收过程，吸收过程的机 理可用双膜理论来分析。
式中 C—溶液中石膏的实际浓度，C=[Ca2+][SO42-]； C*—工艺条件下石膏的饱和浓度，即石膏的溶度积常数Ksp。
当处于平衡状态时，RS=1；当RS＜1时，固体趋于溶解； RS＞1时，固体趋于结晶。
下式表示石膏相对过饱和度σ与溶液中石膏浓度的关系： σ=（C- C*）/ C*
在σ<0的情况下，即溶液中离子的实际浓度小于平衡浓度 （饱和浓度）时，溶液中不会有晶体析出；而在σ>0的情况下， 即C > C*时，溶液中将首先出现晶束（小分子团），进而形成 晶种，并逐渐形成结晶(晶体）。与此同时也会有单个分子离开 晶体而再度进入溶液。
气体处理及 二氧化硫吸收
锅炉
除尘器
再热器(可选项) • 蒸汽 • 气-液-气 • 回转 气-气 水
燃料 空气
除灰
引风 机
空气
吸收塔 SO2 吸收塔排浆
水力旋流器 冲洗水
石膏 脱水
输送机
皮带过滤机
石膏
废水
烟囱
吸收剂 制备
石灰石 贮仓
浆液贮槽
球磨机
■ 吸收塔 ■ GGH ■ BUF ■ 石灰石供给设备 ■ 石膏脱水设备
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1 2
1 mol/L
在本工艺中，吸收液的pH值基 本上在5~6之间，所以进入水 中的SO2主要以亚硫酸氢根离 子HSO3－的形式存在。
SO2在水中的溶解
注： 2线以上的区域为SO32-离子存在 区域 2线以下1线以上的区域为HSO3离子存在区域 1线以下的区域为SO2+H2O与 H2SO3平衡区域
27
运行中应尽量采用纯度高的石灰石，易于控制灰浆的pH值， 保证系统的脱硫效率和运行安全稳定性。
石灰石中Mg、Al等杂质对提高脱硫效率虽有有利的一面， 但是更不利的是，当吸收塔pH值降至5.1时，烟气中的氟离子 与铝离子化合成氟铝复合体，形成包膜覆盖在石灰石颗粒表面。 镁离子的存在对包膜的形成有很强的促进作用。这种包膜的包 裹引起石灰石的活性降低，也就降低了石灰石的利用率。
22
根据以上分析，保持亚稳平衡区域中相对过饱和度为适 当值时，可使浆液中生成较大的晶体。为保持脱硫装置的正 常运行，维持这些条件非常重要。
工艺上一般控制相对过饱和度σ=0.1~0.3（或相对饱和度 RS为1.1~1.3），以保证生成的石膏易于脱水，同时防止系 统结垢。若有足够的时间，能形成大小为100μm及其以上的 石膏晶体，这种石膏将非常容易脱水。
17
亚硫酸盐的氧化除受pH值的影响外，还受到诸如锰、 铁、镁这些具有催化作用的金属离子的影响，这些离子的 存在，加速了HSO3-的氧化速率。这些微量浓度的金属离 子主要是通过吸收剂引入的，烟气也会将这些离子带入到 洗涤悬浮液中。
形成硫酸盐之后，俘获SO2的反应进入最终阶段，即 生成固态盐类结晶，并从溶液中析出成为石膏 CaSO4·2H2O。
16
6
② 硫酸盐的形成
根据Miller等人对SO2在水溶液 中氧化动力学的研究，如右图所
5 HSO3-氧化率 4
3
示，亚硫酸氢根离子HSO3-在pH
2
值为4.5时氧化速率最大。但实际 运行中，浆液的pH值在5.4~5.8
1
之间，在此条件下， HSO3-离子 很不容易被氧化，为此，
0 3.3 3.7 4 4.5 5
25
脱硫影响因素分析
① 吸收剂
石灰石浆液的实际供给量取决于CaCO3的理论供给量和石 灰石的品质。
最终影响到石灰石浆液实际供给量的是石灰石的浓度和石 灰石的品质，其中影响石灰石品质的主要因素是石灰石的纯 度，石灰石是天然矿石，在其形成和开采的过程中难免会含 有杂质，石灰石矿中CaCO3的含量从50％~90％分布不均。 送入同量的石灰石浆液，纯度低的石灰石浆液难以维持吸收 塔罐中的pH值，使脱硫效率降低，为了维持pH值必须送入较 多的石灰石浆液，此时会增加罐中的杂质含量，容易造成石 膏晶体的沉积结垢，影响到系统的安全性。
因此工艺上必须控制石膏溶液的相对过饱和度σ，以 保证生成大颗粒的石膏。溶液的过饱和度是析出结晶的推 动力，是决定结晶成核及成长速率的关键因素。工艺控制 上，要在浆液中保证石膏的晶种密度，并保证石膏分子在 这些晶种上继续长大，以形成大颗粒的石膏晶种。
19
可以采用相对饱和度RS来表示石膏的饱和程度， RS=C/ C*，
SO2的平衡分压大大降低。这样，在总压P一定的情况下，会 大大提高溶解的推动力，使吸收速率加快。
①SO2的吸收
SO2进入液相，首先发生如下一系列反应：
SO2+H2O
H2SO3
H++ HSO3-
2H++ SO32-
上式表示的溶液成分与溶液的pH值有关。
15
10 9 8 7 pH 6 5 4 3 2 1 0
Ca2++ SO42－+2H2O
CaSO4·2H2O↓
18
③ 石膏的结晶 石膏结晶对整个工艺过程是非常重要的。所以控制石
膏结晶，使其生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒，是很 重要的。在可能的条件下，石膏晶体最好形成为粗颗粒， 因为层状尤其是针状晶体有结成毡状的趋势，也可能形成 非常细的颗粒，这样一方面非常难脱水，另一方面也可能 引起系统结垢。
(3)
▪ 石灰石溶解:
CaCO3 2H Ca CO2 H 2O (4)
▪ 沉淀:
Ca S O4 2H 2O CaSO4*2H 2O
(5)
湿式石灰石-石膏法脱硫 该方法是目前应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2排放
控制技术。
其特点：SO2脱除率高，脱硫效率可达95%以上；能适应 大容量机组、高浓度SO2含量的烟气脱硫；吸收剂石灰石价廉 易得；而且可生产出副产品石膏，高质量石膏具有综合利用的 商业价值。
当达到一定的相对过饱和度时，生成的晶种具有一定的 密度，这时晶体会呈现指数增长，在此情况下，现有的晶体 可进一步增长而生成大的石膏颗粒。
当达到较大的过饱和度时，晶种的生成速率会突然迅速 加快而产生许多新颗粒（均匀晶种），此种情况下将趋向于 生成针状或层状晶体，这在工艺上是不希望出现的。
21
图1-6 晶种生成速率和晶体增长速率与相对过饱和度σ的关系
20
根据相对过饱和度的不同，溶液中晶种的密度会不同。 同时随着相对过饱和度的增加，会出现一些新的晶种，这时 会出现晶种生成和晶体增长两种过程。图1-6表示了晶体增 长速率和晶种生成速率与相对过饱和度σ之间的定性界限关 系。
在饱和的情况下（σ=0），分子的聚集和分散处于平衡 状态，因此晶体的增长和晶种生成的速度均为0。
为了克服液膜阻力，使SO2的吸收过程能在较大推动力 下以较快的速度进行，工程上采用了两项措施：
一是增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽 可能的小，以增大气-液传质面积；
二是在吸收液中加入化学活性物质，比如加入CaCO3。
13
14
由Henry定律可知，由于活性反应物的加入，使得SO2的 自由分子在液相中的浓度比用纯水吸收时大为降低，从而使
11
通过以上假设，就把
整个相际传质过程简化为 经由气、液两膜的分子扩 散过程 。
双膜理论认为，相界面
上处于平衡状态，即图中 的pi与ci符合平衡关系。这 样，整个相际传质过程的 阻力便决定了传质速率的 大小，因此双膜理论也可 以称为双阻力理论。
双膜理论示意图
12
根据双膜理论，SO2分子由气相主体传递到液相主体的过 程中，其传递阻力为气膜阻力与液膜阻力之和。研究发现， SO2在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以SO2迁 移的主要阻力集中在液膜。
提纲
一、石灰石-石膏湿法脱硫工艺的基本原理 二、石灰石浆液制备系统 三、烟气系统及设备 四、吸收系统 五、石膏脱水系统 六、脱硫废水系统
一、石灰石-石膏湿法脱硫工艺的基本原理
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的原理是采用石灰石(块)粉 制成浆液作为脱硫吸收剂，与经降温后进入吸收塔的烟气接 触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙，以及加入的 氧化空气进行化学反应，最后生成二水石膏。脱硫后的净烟 气依次经过除雾器除去水滴、再经过烟气换热器加热升温后， 经烟囱排入大气。由于在吸收塔内吸收剂经浆液再循环泵反 复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低（一般 不超过1.03），脱硫效率不低于95%，适用于任何煤种的烟 气脱硫。
低pH值有利于CaCO3的溶解。当pH值在4~6之间时，若其 他参数大部分保持恒定，则石灰石的溶解速率按近似线性的规 律加快，直至pH=6为止。为提高SO2的俘获量，需要尽可能保 持较高的pH值。因此，在给定的石灰石规格和不变的工艺条件 下，只能提高石灰石浆液的浓度，以加快动力学过程，从而加 快氢离子的消耗和钙离子的生成速度。但这要有一个上限，若 悬浮液中CaCO3含量过高，在最终产物和废水中的CaCO3含量 也都会增高。这一方面增加了吸收剂的消耗，另一方面降低了 石膏的质量。
10
刘易斯（Lewis，W·K）和惠特曼（W·G·Whitman）在 20世纪20年代提出的双膜理论在吸收研究领域一直占有重要 地位，前面关于单相内传质机理的分析和处理，都是按照双 膜理论的基本论点进行的。
双膜理论的基本要点如下： ① 相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界 面两侧各有一个很薄的有效滞流膜层，吸收质以分子扩散方 式通过此二膜层。 ② 在相界面处，气、液两相达到平衡。 ③ 在膜层以外的中心区，由于流体充分湍动，吸收质浓 度是均匀的，即两相中心区内浓度梯度皆为零，全部浓度变 化集中在两个有效膜层内。
烟囱
脱硫反应式Leabharlann SO2+CaCO3+1/2 02+2H2O CaSO4·2H2O+CO2
石灰石 供给设备
石膏脱水设备
锅炉 脱硝装置
空预机
除尘器
增压风机
吸收塔
引风机
烟气换热器
▪ SO2 吸收:
SO2 H2O H2SO3 (1) H2SO3 H HSO3 (2)
氧化:
HSO3
1 2 O2
H
SO4
HCO3－ +H+ H2CO3 H2O+CO2
这个基本反应的结果消耗了额外的氢离子。 一般在实际工程运行的pH值下，还会生成一小部分的
半水硫酸钙沉淀，这也是造成设备结垢的原因这样之一。
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石灰石的溶解，由化学过程（反应动力学过程）和物理过程
（反应物从石灰石粒子中迁移出的扩散过程）两个因素决定。 当pH值在5~6之间时，这两种过程一样重要。
pH值
6 6.8
工艺上采取向循环槽中鼓入空气的方法，使HSO3-强制氧化成SO42-，以 保证反应按下式进行
HSO3-+1/2O2
HSO4－
SO42－+H+
氧化反应的结果，使大量的HSO3－转化成SO42-，使反应得以向右 进行。加之生成的SO42-会与Ca2+发生反应，生成溶解度相对较小的 CaSO4，更加大了SO2溶解的推动力，从而使SO2不断地由气相转移到 液相，最后生成有用的石膏。
通过pH值的变化来改变氧化速率有可能直接影响浆液中 石膏的相对过饱和度。在pH值为4.5时，亚硫酸氢盐的氧化 作用最强。而在pH值偏离时，HSO3-的氧化率将减少。事实 上，当pH值降到足够低时，溶液中存在的只是水化了的SO2 分子，这对氧化相当不利。因此，用控制浆液pH值的手段来 影响石膏的过饱和度也是一个重要手段。
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④ 石灰石的溶解 通过加入吸收剂一方面可以消耗溶液中的氢离子，另一
方面得到了作为最终的固态物石膏所需的钙离子。为此目的， 可以加入石灰石CaCO3。
CaCO3 +H+ Ca2+ +HCO3－ 这是以CaCO3作为吸收剂进行脱硫时的关键步骤，这 已是被大量实验研究和工程实际所证明。新产生的HCO3离子与碳酸建立平衡：
随着石灰石/石膏法FGD系统的不断简化和完善，不仅运行、 维修更加方便，而且设备造价也有所降低。据统计，目前世界 上已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，WFGD工艺占80% 左右。从近年国内脱硫实践看，脱硫投资已有大幅度的降低。 综合各方面的情况，WFGD最适合大机组脱硫的需要。
9
脱硫工艺过程化学原理 在湿式石灰石—石膏法脱硫工艺中作为液相化学反应的结 果使气态物质和液态悬浮液之间发生物质的转化而吸收SO2， 这是一个气液传质过程，该过程大致分为如下几个阶段： ①气态反应物质从气相主体向气-液界面的传递； ②气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生反应； ③液相中的反应物由液相主体向相界面附近的反应区迁移； ④反应生成物从反应区向液相主体的迁移。 用水吸收SO2一般被认为是物理吸收过程，吸收过程的机 理可用双膜理论来分析。
式中 C—溶液中石膏的实际浓度，C=[Ca2+][SO42-]； C*—工艺条件下石膏的饱和浓度，即石膏的溶度积常数Ksp。
当处于平衡状态时，RS=1；当RS＜1时，固体趋于溶解； RS＞1时，固体趋于结晶。
下式表示石膏相对过饱和度σ与溶液中石膏浓度的关系： σ=（C- C*）/ C*
在σ<0的情况下，即溶液中离子的实际浓度小于平衡浓度 （饱和浓度）时，溶液中不会有晶体析出；而在σ>0的情况下， 即C > C*时，溶液中将首先出现晶束（小分子团），进而形成 晶种，并逐渐形成结晶(晶体）。与此同时也会有单个分子离开 晶体而再度进入溶液。
气体处理及 二氧化硫吸收
锅炉
除尘器
再热器(可选项) • 蒸汽 • 气-液-气 • 回转 气-气 水
燃料 空气
除灰
引风 机
空气
吸收塔 SO2 吸收塔排浆
水力旋流器 冲洗水
石膏 脱水
输送机
皮带过滤机
石膏
废水
烟囱
吸收剂 制备
石灰石 贮仓
浆液贮槽
球磨机
■ 吸收塔 ■ GGH ■ BUF ■ 石灰石供给设备 ■ 石膏脱水设备
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1 2
1 mol/L
在本工艺中，吸收液的pH值基 本上在5~6之间，所以进入水 中的SO2主要以亚硫酸氢根离 子HSO3－的形式存在。
SO2在水中的溶解
注： 2线以上的区域为SO32-离子存在 区域 2线以下1线以上的区域为HSO3离子存在区域 1线以下的区域为SO2+H2O与 H2SO3平衡区域
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运行中应尽量采用纯度高的石灰石，易于控制灰浆的pH值， 保证系统的脱硫效率和运行安全稳定性。
石灰石中Mg、Al等杂质对提高脱硫效率虽有有利的一面， 但是更不利的是，当吸收塔pH值降至5.1时，烟气中的氟离子 与铝离子化合成氟铝复合体，形成包膜覆盖在石灰石颗粒表面。 镁离子的存在对包膜的形成有很强的促进作用。这种包膜的包 裹引起石灰石的活性降低，也就降低了石灰石的利用率。
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根据以上分析，保持亚稳平衡区域中相对过饱和度为适 当值时，可使浆液中生成较大的晶体。为保持脱硫装置的正 常运行，维持这些条件非常重要。
工艺上一般控制相对过饱和度σ=0.1~0.3（或相对饱和度 RS为1.1~1.3），以保证生成的石膏易于脱水，同时防止系 统结垢。若有足够的时间，能形成大小为100μm及其以上的 石膏晶体，这种石膏将非常容易脱水。
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亚硫酸盐的氧化除受pH值的影响外，还受到诸如锰、 铁、镁这些具有催化作用的金属离子的影响，这些离子的 存在，加速了HSO3-的氧化速率。这些微量浓度的金属离 子主要是通过吸收剂引入的，烟气也会将这些离子带入到 洗涤悬浮液中。
形成硫酸盐之后，俘获SO2的反应进入最终阶段，即 生成固态盐类结晶，并从溶液中析出成为石膏 CaSO4·2H2O。
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② 硫酸盐的形成
根据Miller等人对SO2在水溶液 中氧化动力学的研究，如右图所
5 HSO3-氧化率 4
3
示，亚硫酸氢根离子HSO3-在pH
2
值为4.5时氧化速率最大。但实际 运行中，浆液的pH值在5.4~5.8
1
之间，在此条件下， HSO3-离子 很不容易被氧化，为此，
0 3.3 3.7 4 4.5 5
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脱硫影响因素分析
① 吸收剂
石灰石浆液的实际供给量取决于CaCO3的理论供给量和石 灰石的品质。
最终影响到石灰石浆液实际供给量的是石灰石的浓度和石 灰石的品质，其中影响石灰石品质的主要因素是石灰石的纯 度，石灰石是天然矿石，在其形成和开采的过程中难免会含 有杂质，石灰石矿中CaCO3的含量从50％~90％分布不均。 送入同量的石灰石浆液，纯度低的石灰石浆液难以维持吸收 塔罐中的pH值，使脱硫效率降低，为了维持pH值必须送入较 多的石灰石浆液，此时会增加罐中的杂质含量，容易造成石 膏晶体的沉积结垢，影响到系统的安全性。
因此工艺上必须控制石膏溶液的相对过饱和度σ，以 保证生成大颗粒的石膏。溶液的过饱和度是析出结晶的推 动力，是决定结晶成核及成长速率的关键因素。工艺控制 上，要在浆液中保证石膏的晶种密度，并保证石膏分子在 这些晶种上继续长大，以形成大颗粒的石膏晶种。
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可以采用相对饱和度RS来表示石膏的饱和程度， RS=C/ C*，
SO2的平衡分压大大降低。这样，在总压P一定的情况下，会 大大提高溶解的推动力，使吸收速率加快。
①SO2的吸收
SO2进入液相，首先发生如下一系列反应：
SO2+H2O
H2SO3
H++ HSO3-
2H++ SO32-
上式表示的溶液成分与溶液的pH值有关。
15
10 9 8 7 pH 6 5 4 3 2 1 0
Ca2++ SO42－+2H2O
CaSO4·2H2O↓
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③ 石膏的结晶 石膏结晶对整个工艺过程是非常重要的。所以控制石
膏结晶，使其生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒，是很 重要的。在可能的条件下，石膏晶体最好形成为粗颗粒， 因为层状尤其是针状晶体有结成毡状的趋势，也可能形成 非常细的颗粒，这样一方面非常难脱水，另一方面也可能 引起系统结垢。
(3)
▪ 石灰石溶解:
CaCO3 2H Ca CO2 H 2O (4)
▪ 沉淀:
Ca S O4 2H 2O CaSO4*2H 2O
(5)
湿式石灰石-石膏法脱硫 该方法是目前应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2排放
控制技术。
其特点：SO2脱除率高，脱硫效率可达95%以上；能适应 大容量机组、高浓度SO2含量的烟气脱硫；吸收剂石灰石价廉 易得；而且可生产出副产品石膏，高质量石膏具有综合利用的 商业价值。
当达到一定的相对过饱和度时，生成的晶种具有一定的 密度，这时晶体会呈现指数增长，在此情况下，现有的晶体 可进一步增长而生成大的石膏颗粒。
当达到较大的过饱和度时，晶种的生成速率会突然迅速 加快而产生许多新颗粒（均匀晶种），此种情况下将趋向于 生成针状或层状晶体，这在工艺上是不希望出现的。
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图1-6 晶种生成速率和晶体增长速率与相对过饱和度σ的关系
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根据相对过饱和度的不同，溶液中晶种的密度会不同。 同时随着相对过饱和度的增加，会出现一些新的晶种，这时 会出现晶种生成和晶体增长两种过程。图1-6表示了晶体增 长速率和晶种生成速率与相对过饱和度σ之间的定性界限关 系。
在饱和的情况下（σ=0），分子的聚集和分散处于平衡 状态，因此晶体的增长和晶种生成的速度均为0。
为了克服液膜阻力，使SO2的吸收过程能在较大推动力 下以较快的速度进行，工程上采用了两项措施：
一是增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽 可能的小，以增大气-液传质面积；
二是在吸收液中加入化学活性物质，比如加入CaCO3。
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由Henry定律可知，由于活性反应物的加入，使得SO2的 自由分子在液相中的浓度比用纯水吸收时大为降低，从而使
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通过以上假设，就把
整个相际传质过程简化为 经由气、液两膜的分子扩 散过程 。
双膜理论认为，相界面
上处于平衡状态，即图中 的pi与ci符合平衡关系。这 样，整个相际传质过程的 阻力便决定了传质速率的 大小，因此双膜理论也可 以称为双阻力理论。
双膜理论示意图
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根据双膜理论，SO2分子由气相主体传递到液相主体的过 程中，其传递阻力为气膜阻力与液膜阻力之和。研究发现， SO2在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以SO2迁 移的主要阻力集中在液膜。
提纲
一、石灰石-石膏湿法脱硫工艺的基本原理 二、石灰石浆液制备系统 三、烟气系统及设备 四、吸收系统 五、石膏脱水系统 六、脱硫废水系统
一、石灰石-石膏湿法脱硫工艺的基本原理
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的原理是采用石灰石(块)粉 制成浆液作为脱硫吸收剂，与经降温后进入吸收塔的烟气接 触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙，以及加入的 氧化空气进行化学反应，最后生成二水石膏。脱硫后的净烟 气依次经过除雾器除去水滴、再经过烟气换热器加热升温后， 经烟囱排入大气。由于在吸收塔内吸收剂经浆液再循环泵反 复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低（一般 不超过1.03），脱硫效率不低于95%，适用于任何煤种的烟 气脱硫。