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本帖最后由 xzm881122 于 2019-11-15 09:52 编辑
1. 石灰石-石膏湿法吸收塔的设计 吸收塔的主要任务是脱除烟气中的SO2，产生可适于销售或抛弃的石膏。烟气通过位于循环浆池上方的入口烟道进入吸收塔。烟气向上穿过吸收区，并经从上喷射下来的浆液滴雾洗涤，浆液中含有悬浮的石膏和用于SO2反应的石灰石。浆液注入到喷淋层的上方，每层喷淋层配置一台循环泵。喷淋层上装有喷嘴，用于洗涤浆液的雾化。 循环浆池位于吸收塔底部，根据足够的时间设计，以保证石灰石的利用和石膏的氧化、结晶的最优化。氧化空气通过在搅拌器前面的空气喷雾器或空气喷枪注入，而搅拌器则是用于吸收塔浆液内固体颗粒的分散。 在吸收塔的顶部装有一个二级除雾器。第一层带走大部分的液滴。第二层则带走一些细小的液滴。为了清洗表面和保持压降，除雾器需经常冲洗，冲洗的水量则由系统用水需求控制。 1.1 吸收塔化学机理 为了水中气态SO2的溶解和水化，PH值是一个重要的影响因素。依照图1，当PH>7.2时，液相中主要以SO32-存在：当2.7<PH<5.4时,液相中主要以HSO32-存在；当PH<2时，液相中主要以SO2（水合）存在。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png 图1硫酸的游离形式与Ph值的关系 应用到湿式石灰石FGD，这就意味着液相中实际的PH值不同，反应机理就不同。 亚硫酸氢根（HSO32-)形成石膏的化学机理 在2.7<PH<5.4范围内，SO2形成的离子超过90％都是亚硫酸氢根。亚硫酸氢根离子形成石膏的机理见图2。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg 图2亚硫酸氢根离子形成石膏 这个反应的一个相应步骤是CaCO3的溶解，在低PH值时，这个过程会加速。如图2所示，亚硫酸根直接氧化成硫酸根。硫酸根再跟钙离子反应成溶解的石膏,溶解的石膏结晶则是最后一个步骤。图2以离子概述的形式显示的反应机理。 亚硫酸根（SO33-）形成石膏的化学机理 在PH>7.2范围内，SO2形成的离子超过90％都是亚硫酸根。但是在PH值为5时，己经有5％的离子是亚硫酸根离子。这就意味着在一个相应的PH值,这个机理就应该重新考虑。亚硫酸根（SO32-）离子形成石膏的机理如图3所示。 图3主要显示了反应机理的离子形式。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg 图3亚硫酸氢根离子形成石膏 第一步骤是由高PH值引起的，形成固体亚硫酸钙(CaSO3*1/2H2O）。第二步骤是亚硫酸钙溶解成亚硫酸氢钙Ca(HSO3)2,这个步骤发生在吸收塔浆池并可被低PH值和高反应体积加速。第三步骤是Ca（HSO3）2氧化成石膏。湿式石灰石吸收塔内石膏形成的化学机理在湿式石灰石FGD里，两种机理的发生都是受吸收塔PH值的影响，塔内PH值主要在5.2和6.0之间。当塔内下落浆液的PH值大都低于5.4时，第一种反应（亚硫酸根）机理是主要的反应机理。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg 图4湿式石灰石吸收塔内石膏的形成 考虑所有不同的步骤，石灰石吸收塔内化学反应非常复杂。PH值低加速氧化，而PH值高则加速液相中SO2的吸收。因此，湿式石灰石吸收塔的运行是SO2吸收和亚硫酸根氧化之间的权衡。 1.2 总的化学机理 以更全面、更概要的考虑，吸收塔化学机理可描述如下： 烟气中吸收出来的SO2通过化学反应被转移到石膏中。化学吸收作用发生在吸收区。循环浆池促进碳酸钙的溶解，亚硫酸氢根的氧化和石膏结晶。 吸收 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg 在第一个步骤里，SO2被从液相中的烟气吸收出来形成水合硫酸。 石灰石溶解 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg 石灰石是以溶解在环浆池中的石灰石浆液形式增加的。 SO2吸收引起的PH值的下降，增加了石灰石的溶解。同时氧化空气的注入增加了石灰石的溶解随着CO2从循环浆液逃逸。 氧化 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg 液滴中的一部分亚硫酸氢根己经被原烟气中的O2自然氧化。液滴中的氧溶解是一个很慢的反应，因此自然氧化很受限制，只有大约10％至30％依赖于烟气中的氧含量和吸收塔浆液中氧化催化剂（如Mn）的活性。吸收塔浆池内氧化的主要部分是由氧化空气的注入完成的。 结晶 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image015.png 最终，形成的硫酸根和钙离子在吸收塔循环浆池内结晶成石膏。依赖于在循环浆池内的停留时间，石膏晶体尺寸在30至50μm之间。 氯化物的化学机理 从烟气里脱除的大多数氯化物和钙离子反应生成氯化钙。这个反应引起液体中过离子的增加并减少了石灰石的溶解。因此氯化物浓度高导致SO2脱除效率低。反应机理如下所示。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.jpg 氟化物的化学机理 氟和钙反应生成氟化钙，氟化钙固体形式沉降下来，并和石膏一起从吸收塔浆液中转移出来。反应机理如下所示。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.jpg 1.3 石灰石 用于石灰石-石膏法脱硫工艺的石灰石至少满足以下要求： 表1石灰石品质 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.jpg 粒径分布 关于粒径，石灰石必须达到以下要求： 颗粒尺寸=>90％<44μm 1.4 石膏 适于销售的石膏的详述 在吸收塔浆池里，石膏不停地产生、排出，通过旋流器进行初步脱水。浓缩后的旋流器底流（含有粗糙的石膏颗粒）通过皮带机或离心分离机进行二次脱水。基于不同的情况（运行原料供应，业主递圾掩埋的可能性），会产生不同品质的石膏。 l 垃圾掩埋石膏 l 石膏作为水泥工业的添加剂 l 石膏作为石膏、石膏板生产的原材料，同石膏消费者协调，在一些情况 下，将电厂的石膏加工成石膏煤饼或加强板。 品质取决于以下参数： l 石灰石品质（惰性物质和镁化物的含量，粒径） l 进入吸收塔的烟气中的飞灰浓度 l 烟气成分（SO2，HCl，灰尘） l 艺水水质（氯离子含量） l 吸收塔塔浆池内的氧化 物理和化学性质： l 密度 800-1300kg/m3 l 湿度 8-10％ l 平均粒径 50%>32μm（墙板75%>20μm） l 白度 不大于15%，不小于石灰石白度 l PH 中性（6-8） l 毒性 无毒 l 气味 无刺激性气味 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image023.jpg 图6石膏结晶
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