影响燃煤电厂湿法烟气脱硫效率的主要因素 候李军

影响燃煤电厂湿法烟气脱硫效率的主要因素候李军

摘要：随着我国整体经济的快速发展，我国电力工程发展非常迅速。湿法脱硫

技术具有技术成熟、运行稳定、脱硫效率高等优点，是燃煤烟气净化的必备装置。

关键词：燃煤电厂；湿法烟气脱硫

引言

随着我国经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对于电力需求与日俱增。当前人们在环保等方面要求有明显提高，对燃煤电厂企业烟气脱硫技术要求

也更为严格。

1湿法烟气脱硫技术

湿法烟气脱硫技术主要是液态吸收剂与SO2发生相应反应，其产物同样为液态，湿法烟气脱硫技术不仅有着非常高脱硫效率，同时整个系统运行相对较为稳定，但是具体应用中需要较高的运行费用和投资费用，同时脱硫后产物处理存在

有较大难度，容易有二次污染等问题出现。常见湿法烟气脱硫技术有石灰-石膏湿法、氧化镁法、双碱法、氨法、海水法等。（1）石灰-石膏湿法，脱硫吸收剂选

择石灰，价格低廉，破碎为粉末状与水混合，制成吸收浆，在吸收塔充分混合烟气，吸收浆中的碳酸钙成分能够与烟气中二氧化硫及氧气发生反应出去，生存石

膏产物。脱硫后烟气经过换热器处理后排出，石膏脱水后可回收，脱硫吸收剂利

用率高。这一烟气脱硫技术属于目前世界上应用最为广泛的脱硫工艺，技术成熟，我国燃煤电厂脱硫中石灰-石膏湿法同样有广泛应用，但是该工艺在实际应用中需要做好防腐工作，同时管道容易出现堵塞，会有大量SO2产生，导致其发展和应

用受到限制。（2）氧化镁法，氧化镁法与石灰-石膏湿法原理基本相同，使用氧

化镁代替石灰，氧化镁与二氧化硫在反应塔发生化学反应，会生成亚硫酸镁和水，亚硫酸镁可与氧气反应生成硫酸镁，硫酸镁易溶于水，不会堵塞管路，同时能够

重复性使用。但是氧化镁的制备相对较为复杂，同时需要较高承担，导致其实际

应用受到限制。（3）双碱法，双碱法指的是利用钠碱将烟气中存在的二氧化硫

吸收干净，反应后液体使用石灰处理，综合碱法和石灰法两种施工工艺，整个工

艺可分为吸收、再生以及固体分离三个环节。一般在吸收环节会使用氢氧化钠和

碳酸钠等材料，再生环节多选择石灰，其中氢氧化钠能够重复性使用。双碱法在

实际应用中吸收剂与二氧化硫之间的反应在反应塔外进行，可以最大限度降低反

应塔的损耗，避免出现堵塞等情况，操作费用低，有着非常高脱硫效果，但是因

为增加工序，整个投资成本会有明显增大。

2影响脱硫效率的主要因素

2.1Ca/S比对脱硫效率的影响

Ca/S比反映了浆液内固体含量的高低，塔内反应影响着石膏的结晶。提高

Ca/S比值，有利于浆液对SO2的吸收。但过高的Ca/S值将导致钙的利用率低且

用石灰石浆液量增大会导致生成的副产品石膏中增加含有较高质量分数的碳酸钙，增加石灰石消耗及设备损耗，会对泵、搅拌器等设备产生较大磨损，不利于脱硫

系统运行的经济性。目前火电厂实践生产中，Ca/S控制在1.02～1.05值间比较合

理的范围。

2.2脱硫剂浓度对传质速率的影响

在烟气流量为18m3∙h-1，烟气SO2浓度为3000mg∙m-3、脱硫剂循环流量为300mL∙min-1的条件下，分别采用去离子水（0%）、5%、10%、15%和20%的石

灰浆液进行了实验研究。将测得的系统出口烟气SO2浓度代入模型，并将计算得

出的传质速率与实验所得的传质速率进行比较。实验结果和模型计算结果同时表明，当脱硫剂浓度低于5%时，传质速率随着脱硫剂浓度的提高而不断提高；但

当脱硫剂浓度大于5%时，传质速率对脱硫剂浓度的变化并不敏感，几乎趋于平稳。这与溶液中的OH-浓度有关，由于Ca（OH）2在水中的溶解度较低，当氢氧

化钙溶液达到饱和状态后，继续向溶液中添加Ca（OH）2仅能提高溶液中反应底物的更新速度，但并不能有效的提高溶液中OH-浓度，这也是影响传质速率变化

的重要因素。造成上述误差的主要原因有：1）脱硫剂参数的选取都考虑均相状

态下的条件，忽略了Ca（OH）2的低溶解度造成的脱硫剂的分层；2）模型是建

立在稳态条件下的，忽略了螺旋切割器内剧烈旋流湍流场造成的在垂直于流动方

向横截面上SO2浓度的不均匀；3）实验测量与系统误差。但从总体上来看，理

论值与实验值基本吻合，模型对于实验具有较好的指导意义。

2.3石灰石品质对脱硫效率的影响

石灰石作为吸收剂，品质的优劣影响着脱硫FGD系统的性能、可靠性以及脱

硫效率。石灰石纯度低，供应量就大，影响了脱硫反应的速率，增加了吸收塔的

负荷，使吸收塔的浆液密度不易控制，生成石膏的纯度下降。石灰石的粒度越细，溶解性就越好，与SO2的反应速度就越快、越充分，石灰石的利用率就越高，脱

硫效率就越好。为了确保烟气脱硫效果，通常情况下要求石灰石中CaCO3的质量

分数不小于90%，杂质要少，越纯越好，一般石灰石细度在325目，过筛率90%

以上最佳，粒径在40-60μm。在整个脱硫SO2吸收及氧化的反应过程中，除上述

原因外，像入口烟气中SO2浓度、氧化空气量、氧含量以及吸收塔浆液中的Cl-

等也对脱硫效率也有着较大影响，在此就不讨论。

2.4工艺水水质

根据电厂典型设计情况，石灰石－石膏湿法脱硫系统工艺水一般来源于电厂

循环水排水，而循环水中为了防止凝汽器结垢，往往是连续添加阻垢剂，抑制CaCO3的生成。根据循环水阻垢剂阻垢原理，阻垢剂能起到表面活性剂的作用，

会对CaCO3进行包裹，防止晶格长大，并且阻垢剂中的特殊金属有机物会进入CaCO3晶格，使晶格发生畸变，阻止CaCO3晶体长大，而这些阻垢剂进入脱硫浆

液系统后同样会抑制CaCO4晶格长大，影响石膏脱水。

2.5烟气流量对传质速率的影响

采用浓度为15%的脱硫剂，在烟气SO2浓度为3000mg∙m-3、脱硫剂循环流量为300mL∙min-1时，对流量为6~20m3∙h-1的烟气进行了实验探究。将测得的系统出口烟气SO2浓度代入模型，并将计算得出的传质速率与实验所得的传质速率进

行比较。理论值与实验值具有较好的一致性。模型和实验结果同时表明，传质速

率随着烟气流量的提高而不断提高。当烟气流量低于9m3∙h-1时，传质速率随烟

气流量的提高变化大；而当烟气流量大于9m3∙h-1时，传质速率随烟气流量的上

升速度有所降低。这种现象可能与螺旋切割器的切割能力有关，由于螺旋切割器

的切割能力有限，在一定时间内只能将一定量的脱硫剂雾滴切割细化，从而提高

脱硫效率；但是，当提供的烟气流量持续增大时，也一定程度上降低了脱硫剂雾

滴在螺旋切割器内的停留时间，影响螺旋切割器切割效率的同时，缩短了脱硫剂

与烟气反应的接触时间，对脱硫效果产生了不利的影响。

结语

不同烟气脱硫技术在实际应用中各自有优缺点，虽然湿法脱硫技术反应速度快，有着较高脱硫效率，但是存在有系统复杂、能耗高、设备大等问题，同时产

物处理难度大，需要较高运行费用。