湿法烟气脱硫系统氧化效果的主要影响因素

影响湿法烟气脱硫系统氧化效果的主要因素

The mian factor for effect of oxidation on wet FGD

罗 佳

（大唐华银金竹山火力发电分公司）

摘要：目前国内湿法烟气脱硫系统普遍采取强制氧化方式，而影响湿法烟气脱硫氧化效果的主要因素有氧化空气量、pH 值、吸收塔液位高度、石灰石注入方式等，各个因素对脱硫系统的氧化效果不尽相同，且必须综合考虑对整个脱硫系统的影响。

关键词：烟气脱硫；强制氧化；氧化空气量；pH 值；注入方式。

A b s tr a c :t ：Now forced oxidation process is more popular in wet FGD process,and there are many mian factors affect Oxidation effect, included: amount of oxidation air 、value of pH 、level of liquid in tower 、the method of injection by liquid etc,all of this factors is more different from the effect,and it must combine with the affaction of the whole FGD. Keywords ：FGD; forced oxidation; amount of oxidation air; value of pH; the method of injection.

湿法烟气脱硫是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的脱硫手段，石灰石/石膏湿法脱硫法的应用技术非常成熟，已成为当今烟气脱硫工艺的主流。湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速度快，脱硫效率和吸收剂利用率高，运行可靠性高，其副产物—石膏具有一定的商业价值。氧化过程是石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的一个重要化学过程，吸收塔浆液中的亚硫酸钙经氧化生成硫酸钙。控制好氧化过程能有效的防止脱硫系统设备结垢，提高石膏的综合利用率。本文主要就影响脱硫系统氧化效果的因素进行论述。

1 强制氧化反应机理

国内石灰石/石膏湿法烟气脱硫中，通常

采用的是强制氧化，强制氧化是通过氧化风机向浆液中喷入氧化空气，将亚硫酸钙和亚硫酸氢盐几乎全部氧化成硫酸钙，最后硫酸钙在浆液中结晶析出石膏。从氧化的过程来看，整个反应基本分为三个过程[1]： ①氧气在浆液中进行扩散的过程： O 2 (气)→O 2 (液) （1） ②SO 及HSO - 3的氧化反应：

21O 2+HSO - 3→SO 2- 4+H

+

（2） ③结晶生成石膏反应： Ca 2++ SO 2- 4+2H 2O →CaSO 4

· .2H 2O(石膏)（3） 2 对氧化效果的影响因素

2.1 氧化空气量

氧化空气量是氧化过程中最重要的参数，氧化空气除了起氧化作用外，还使得浆液的湍流更加激烈，有利于氧气在浆液中的传质过

程[2]，所以氧化空气量是否充足，不仅影响最终副产物的品质，同时对系统的吸收性能也会有很大的影响。某电厂因为氧化风机的出力低于设计值，导致浆液中的亚硫酸钙含量一直高于30%，所产的副产物石膏品质非常差，电厂最终通过改造大容量氧化风机的方法，解决了脱硫系统的氧化问题，使得所产的石膏品质合格。但需注意的是，氧化空气的量并不是越大越好，如果空气流量超过液流分散能力时会导致大量气泡涌出，出现泛气现象，使搅拌器输送流量下降，则不能达到预期的氧化效果，反而造成能耗的浪费。

2.2 氧化方式

强制氧化采用的最成熟的两种方法分别为管网喷雾式（FAS ）和搅拌器与空气喷枪组合式（ALS ）

[3]

。FAS 与ALS 氧化方式各有利弊，各个电厂采取的

氧化方式也不尽相同，FAS 的喷嘴均布于整个吸收塔的截面，分布更均匀，氧化空气利用率高，但由于FAS 的喷嘴直径小，普遍认为FAS 容易造成氧化风管的堵塞，故FAS 的运行方式也不相同，为防止堵塞，氧化风机必须连续运行，对设备的可靠性及

能耗都相对较高。ALS的氧化空气利用率相对FAS 较小，但ALS的氧化风管不易堵塞，且不用连续运行，可随脱硫系统同事投运和停运。总的来说两种方式都是比较好的氧化方式。

2.3 pH值

pH值是影响脱硫系统性能的一个综合因素，既影响脱硫系统的吸收效率，又影响脱硫系统的氧化效果。李仁刚研究认为浆液中H2SO3、HSO- 3和SO 2-

3

随pH值变化的曲线如图1所示[4]。可见反应方向很大程度上取决于吸收液的pH值。当pH<2时,被

吸收的SO2主要以H2SO3的形式存在;当pH 值在4～5范围时,溶液中主要为HSO3-;当pH>6时,则主要生成SO2-

3

。在石灰石烟气脱硫工艺中，最理想pH 值范围在4～6之间。且在此范围内，pH 值越低氧化效果越好。但pH值同时是影响着脱硫系统吸收效果的主要因素，脱硫效率随pH值的影响趋势变化如图2所示，随着石灰石的消耗,pH值将缓慢下降,由5.95降到5.0。但相比之下脱硫率则下降较快,由91.4%降到66.3%。这说明:(1)石灰石浆液的溶解速率与消耗速率基本达到动态平衡,pH 值变化不大,但此时转变成液相的阻力已逐渐增大,对脱硫率的影响很大。同时,气相阻力也同样存在影响因素,即此阶段的传质阻力由气液两相共同控制；(2)浆液的pH值在5～6时, pH值对脱硫率的影响较大,由图2可见,pH值每

下降0.1,脱硫率平均下降2.7%。综合考虑脱硫系统的pH一般控制在5.1～5.8之间，此时吸收液的缓冲性较好,pH值易于控制，氧化效果及吸收效果得到了均衡考虑。2.4 浆池液位高度

吸收塔浆池液位高度对氧化效果有一定的影

响，增高吸收塔液位的高度可以增加氧化空气与浆液的传质时间，提高氧化空气的利用率（氧化空气量充足的情况下）。某厂吸收塔的溢流液位设计为8.7m，正常运行液位应当在7.4－8.2m，

但由于吸收塔浆液曾经数次倒流进原烟气

烟道内，再加上经常出现溢流现象，因而电厂运行方面采取了降低液位运行的方式，实际液位一般控制在6.5以下，导致浆液中亚硫酸钙含量一直偏高，电厂方通过加消泡剂的方式控制溢流，将吸收塔的液位调整控制在7.0-7.5m之间，石膏中的亚硫酸钙含量明显

降低。在氧化空气量充足的情况下，提高吸收塔的浆液液位高度可以有效的提高氧化

效果。

2.5 注入石灰石浆液的部位

脱硫系统注入石灰石一般有2个方式有

[5]：①在吸收塔的表面直接供入石灰石浆液；

②在吸收塔浆液循环泵的入口管供石灰石

浆液。

通过吸收区的循环浆液中的CaCO3只有很少部分参与了反应，也就是说，无需向氧化区补加CaCO3。另外，前面已提到，强制氧化的最佳pH为4-5，而实际运行的pH一般为5.0至6.0，当向氧化区加入CaCO3浆液时，会增加氧化区的pH值，降低氧化速度。因此，只要石灰石浆液加入中和区或循环泵入口都是合理的，即这两种石灰石的注入方式都是比较合理的。

3 结论

影响脱硫系统氧化效果的因素比较多，包括氧化空气量、pH值、吸收塔液位高度、石灰石注入方式等各方面的因素，且各个因素之间存在一定的联系和制约。但考虑氧化