浅谈脱硫吸收塔SO2超标问题

浅谈脱硫吸收塔SO2超标问题

许高锋

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司陕西延安727307）

摘要：本文以黄陵矿业煤矸石发电有限公司烟气#2机组脱硫工程实际运行情况为例，分析#2机吸收塔烟气SO2超标，并提出相关的防治对策，为脱硫系统的运行提供可靠的理论支持。

关键词：石灰石—石膏；湿法脱硫；SO2超标

0引言

随着我国环保法律的日益健全，以及对环保工作的普遍重视，烟气脱硫的应用进展迅速，火电企业多数已装设或正在增设烟气脱硫装置，为缓解日益严重的酸雨问题出了贡献。石灰石—石膏湿法脱硫工艺其技术成熟、脱硫效率高、吸收剂分布广且易得而被广泛应用。但是，由于石灰石—石膏湿法脱硫效率的影响因素诸多，且这些因素又互相关联。

1.影响脱硫率的因素分析

湿法烟气脱硫效率与原烟气参数和设备运行方式等有直接关系，而且许多因素是共同作用的。黄陵矿业煤矸石发电有限公司燃煤平均含硫率为0．8％，进入吸收塔的烟气中SO2浓度在1800mg／Nm3（干标）左右，由于劣质煤掺配比例高，实际运行中SO2进口浓度在1300mg／Nm3～3500mg／Nm3之间波动，脱硫率也不十分稳定，当原烟气中SO2突然升高时，脱硫率会有所下降，但若能有效地控制设备运行方式，就能保证FGD有较高而稳定的脱硫率。

1.1吸收塔水质

脱硫吸收剂石灰石中的氯离子含量一般为0.01%左右，脱硫工艺水中氯离子的含量为10—150mg/L（此为设计值），而黄陵矿业煤矸石发电有限公司脱硫工艺水来自于工业蓄水池的工业水，氯离子含量在2300mg/L，严重超出设计值，加上自#2炉运行以来，吸收塔的补水全部来源于工业水，吸收塔浆液氯离子含量已达到21200mg/L，FGD系统中大多数的氯来源于脱硫工艺水，少部分来源于烟气中的氯化氢。氯离子对脱硫系统的危害：

①强烈的腐蚀性。氯离子对不锈钢的腐蚀主要有两方面：一是破坏钝化膜；二是降低PH值。当Cl-含量达2%（＞20000mg/L）时，大多数不锈钢已不能使用，要选用氯丁基橡胶、玻璃鳞片衬里或其他耐腐蚀材料。综上所述，浆液氯离子含量高带来的一个问题就是对于浆液接触的罐体、管道和设备的腐蚀，必须采用更高级的防腐材料和设备，这就增加了投资。

②抑制塔内的化学反应。在湿法脱硫系统浆液中，氯化物大多以氯化钙的形式存在。钙离子浓度的增大，在同离子效应的作用下，将抑制石灰石的溶解，降低液相的碱度，从而影响到吸收塔内的化学反应，降低了SO2的去除率。氯离子的扩散系数较大，具有排斥HSO3-或SO3的作用，影响SO2的物理吸收和化学吸收，抑制脱硫反应的顺利进行，导致脱硫效率下降。另外，随着吸收塔浆液Cl-含量的增加，浆液性质可能会改变，塔内浆液会产生大量的气泡，可能造成吸收塔溢流，甚至导致浆液进入原烟道。

1.2烟气与脱硫剂接触时间

烟气进入吸收塔后，自下而上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应，接触时间越长，反应进行得越完全。每层喷淋盘对应一台循环泵，排列顺序为C、B、A自下而上，Ａ循环泵对应的喷淋层位置最高，与烟气接触洗涤的时间最长，因此投运Ａ循环泵有利于烟气和脱硫剂充分反应，相应的脱硫率也高。子＃２号机组投运以来，满负荷期间A、B、C三台循环泵全部投运，烟气与脱硫剂的接触时间已达到最大，脱硫率最大。另外，新鲜的石灰石浆液是通过A或B号循环管注入的，所以三台循环泵的投运偷溜率已达到最大值。

1.3吸收塔浆液pH值

烟气中SO2与吸收塔浆液接触后发生如下一些化学反应：

SO2＋H2O＝HSO3－＋H＋

CaCO3＋H＋＝HCO3－＋Ca2＋

HSO3－＋1／2O2＝SO42－＋H＋

SO42－＋Ca2＋＋2H2O＝CaSO4•2H2O

从以上反应历程不难发现，高pH的浆液环境有利于SO2的吸收，而低pH则有助于Ca2＋的析出，二者互相对立，因此选择一合适的pH值对烟气脱硫反应至关重要。大量试验表明控制吸收塔浆液的pH在5．2～5．5之间，SO2吸收率最高。通过试验发现，在一定范围内随着吸收塔浆液pH的升高，脱硫率一般也呈上升趋势，因为高pH意味着浆液中有较多的CaCO3存在，对脱硫当然有益，但pH＞5．8后脱硫率不会继续升高，反而降低，原因是随着H＋浓度的降低，Ca2＋的析出越来越困难，当pH＝5．9时，浆液中CaCO3的含量达到2．98％，而CaSO4•2H2O含量也低于90％，显然此时SO2与脱硫剂的反应不彻底，既浪费了石灰石，又降低了石膏的品质，pH再下降时，CaSO4•2H2O含量又回升，CaCO3则降低。因此，浆液pH值既不能太高又不能太低，一般情况下控制吸收塔浆液的pH在5．2～5．5之间，能使脱硫反应的Ca／S保持在设计值（1．02左右）内，获得较为理想的脱硫率，同时又使浆液中CaCO3的含量低于1％.

1.4吸收剂石灰石的性质

石灰石中CaCO3的含量，石灰石中CaCO3的含量若过低，含其它杂质过多，给运行带来一些问题，造成吸收剂耗量的增加，同时也使石膏的纯度下降。吸收剂的特性不仅包括其化学成分，也包括其反应活性。吸收剂的活性影响到吸收剂量的溶解速度和溶解度。其活性越好，吸收SO2的能力就越强，对提高脱硫效率越有利。

石灰石粉细度的影响。石灰石粉越细，就相对增加了石灰石溶解的表面积，其直接影响到循环浆液的运行pH值，因此，石灰石越细，对脱硫效率的提高就越有利。另外，影响烟气脱硫效率的因素还有烟气流速，烟气流速越快，提高了浆液液滴下降时的扰动，能够促进烟气中SO2与浆液的反应速度，对提高脱硫效率越有利；循环浆液的密度对脱硫效率也有一定影响，当循环浆液的密度过高时，浆液中所含Ca2+也相对较高，影响了CaCO3的离解，同时也减小了烟气中SO2与浆液液体的接触面积。

1.5塔内灰尘、杂质离子对吸收反应的影响

吸收塔浆液的杂质多数来源于烟气，少数来源于石灰石原料，#2机组投运是烟气经电除尘旁路进入吸收塔，导致带入吸收塔内的灰尘量超标。所以，了解灰尘对吸收塔内浆液吸收率的影响非常重要。灰尘的主要影响：（1）.因烟尘颗粒小，很容易进入石膏晶体间的游离通道，从而将其堵塞。由于烟尘微粒堵塞了水分子通道，不仅造成石膏脱水困难，而且还会阻止石膏的形成和成长。（2）.由于灰尘中含有氟化物和铝化物，随着浆液中灰尘量的增加，尤其是在高ph值下更易形成氟铝络合物，而这些络合物很容易包裹在碳酸钙的表面阻止碳酸钙的溶解。因此，不仅大大影响脱硫效率，还会导致石膏因碳酸钙含量增加而影响石膏脱水，而导致塔内反应流程中断。（3）灰尘中含有氯离子及铜离子等。氯离子比碳酸根离子活性强，使得极易和溶解的钙离子结合生产氯化钙。同时，由于“铜离子效应”，又会抑制碳酸钙的溶解。另外，由于氯离子比碳酸根离子活性强，也抑制了二氧化硫形成亚硫酸根，及阻止了石膏晶体的形成和成长，又降低了对二氧化硫的吸收。目前最有效的解决方法就是置换浆液，进行脱水。

2防治对策

2.1化水日前已将脱硫工艺水切换至原水（氯离子含量10mg/L）与沮河水（100-150mg/L）混合水，截止日前化水脱硫还在加大脱水废水投运，尽快置换浆液。浆液中氯离子过高时，最有效的办法是加大脱硫废水的排放，日前置换浆液的工作还在进行中，但是要降低废水中的氯离子也是非常困难的，投资和运行费用都很高。相关数据还得进一步确定。

2.2为保证烟气与脱硫剂接触时间，根据现场实际数据，适时调整循环泵投运数量，必要时增加新鲜的石灰石浆液以达到最佳接触时间、接触面积，尽最大可能提高脱硫效果。

2.3黄陵煤矸石发电公司脱硫运行自#2机组运行以来，#2吸收塔浆液pH值一直保持在5.2～5.5之间，因此可以排除烟气SO2超标并非浆液pH值引起的。

2.4循环浆液的浓度过高对提高烟气脱硫效率是无益的，在运行中，应加强对循环浆液浓度的控制。运行人员把浆液浓度一直严格控制1150kg/m³。石灰石粒度、纯度未做化验尚不清晰是否有影响。

2.5针对浆液中掺杂了大量烟尘、油污。脱硫运行按照生技部要求进行浆液品质置换，相关数据还要进一步确认。

参考文献：

[1]吕丽娜.基于石灰石石膏湿法烟气脱硫技术的脱硫添加剂研究[D].华东理工大学，2016.

[2]王彬.石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统优化[D].山东大学，2010.