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石灰石/石灰-石膏法脱硫

/limestone/lime gypsum desulfurization/
条目作者电佰

电佰

最后更新 2022-01-20
浏览 173
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用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液作为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫(SO2)生成亚硫酸钙,继而氧化为硫酸钙(二水石膏,Ca2SO4·2H2O)的脱硫工艺。

英文名称
limestone/lime gypsum desulfurization
所属学科
电气工程

该方法是烟气脱硫工艺中应用最为广泛的技术,2010年在中国占安装烟气脱硫装置机组总容量的92%。其主要优点是:①脱硫效率高,可达95%~97%,甚至更高。②吸收剂利用率高,Ca/S摩尔比一般为1.05~1.10。③对煤种的适应性好,适用于低、中、高硫煤。④对机组的适应性广,可用于百万兆瓦等级机组。⑤吸收剂来源广、价格低。⑥工艺成熟,可用率高。该方法的缺点是:①属湿法,有一定量的废水排出。②单位建设投资较高,占地面积较大。③吸收塔出口烟温较低。

烟气中的SO2溶解于水,生成亚硫酸并离解成

…(1)

溶液中的被氧化成

…(2)

吸收剂石灰石在微酸性溶液中溶解并离解出,即:

…(3)

当溶液中达到一定的过饱和浓度时,结晶生成石膏,即:

…(4)

SO2吸收反应在吸收塔中完成,而氧化、CaCO3溶解和CaSO4结晶沉淀过程均在吸收塔下部的氧化槽中完成。

系统主要由吸收剂制备、吸收和氧化、烟气再加热和石膏脱水等部分组成,工艺流程见图1。

图1 石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺流程图图1 石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺流程图

将块状石灰石磨制成90%通过325目筛(44微米)或250目筛(61微米)的石灰石粉,加水制成含固量为15%~30%的浆液,然后用泵打入氧化槽。石灰石的磨制一般采用湿磨机,少数采用干磨机。

吸收塔和氧化槽是湿式石灰石烟气脱硫系统的核心设备。在吸收塔内,烟气与吸收液按逆流或顺流充分接触。液气比为8~25升/立方米,接触时间一般为2~5秒,SO2即完成式(1)的反应。式(2)~式(4)的反应过程在氧化槽内完成。浆液在氧化槽内的停留时间一般为4~6小时,氧化空气的加入量按O2/SO2摩尔比为1.0~1.25进行控制。处理后的烟气经二级除雾器(图2),去除烟气夹带的酸性雾滴,使残余雾滴浓度不超过75毫克每立方米,然后进入烟气再加热器或直接排放。

图2 屋脊型设计的除雾器图2 屋脊型设计的除雾器

常见的吸收塔塔型主要为喷淋空塔和填料塔,双回路吸收塔、喷射鼓泡塔、液柱塔也得到工业应用。

①喷淋空塔。湿法烟气脱硫的主流塔型,一般设3~5个喷淋层。烟气由喷淋区底部进入,与喷淋液逆向接触。空塔气速一般为3~4米/秒。喷淋塔的特点是塔内部件少,结垢可能性小,运行可靠性高。

②填料塔。采用塑料隔栅作填料,增加了气、液两相的接触时间,可获得较高的脱硫率。一般采用高流速顺流布置方式,烟气流速为4.5米/秒,吸收塔压降较小。

吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均影响脱硫装置的使用寿命和造价。吸收塔入口区及其烟道因烟温较高(120~160℃),一般采用耐蚀合金钢或碳钢涂耐热玻璃鳞片树脂。吸收塔其余部分和出口烟道可选用合金钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内涂玻璃鳞片树脂等。

吸收塔出口烟气温度一般可降至45~60℃,达到饱和含水量。是否对脱硫烟气再加热,主要取决于各国的环保要求。烟气再加热器有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺就是利用吸收塔进口的热烟气加热冷烟气,统称气/气换热器(GGH),可分为回转式、板式和管式换热器,都是通过载热体或载热介质实现热量的传递;非蓄热式工艺是通过辅助能源——蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热,能耗较大。

石膏浆首先进入水力旋流器,浓缩至含固量为40%~60%;然后进入真空皮带脱水机或离心脱水机,使石膏的含水量降至10%,输送至石膏库或仓中储存;再外运至综合利用场所,或至灰场堆放。

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