浅谈石灰石对脱硫效率的影响 及防范措施

浅谈石灰石对脱硫效率的影响 及防范措施

魏巍

身份证号： 1522221987051****

摘要：影响脱硫能耗的方面主要有：水、石灰石、电，而石灰石作为吸收剂的存在，其利用率方面就显得格外重要，提高石灰石利用率不仅可以减少石灰石用量，且对脱硫效率的稳定也起着相当重要的作用。本文主要通过对石灰石利用率方面进行分析，并提供自己的看法。

关键词：石灰石；脱硫；利用率

1引言

世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO₃)、石灰（CaO）或碳酸钠(Na₂CO₃)等碱性吸收剂作洗涤剂，在吸收塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO₂。其工艺经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%～98%)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。在中国采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程较大，随着制造工艺的进步不断完善，石灰石的利用率对脱硫效率的影响也引起了大家的重视。

2石灰石主要消耗

在脱硫吸收塔内部反应中，石灰石消耗主要集中在除塔内中和反应消耗外，随石膏、废水、烟气携带几个方面，其中石灰石主要受其物料性质、反应环境及操作因素的影响，出现未能及时参与反应而产生过剩的石灰石随物料携带流失，石灰石利用率下降。通过对物料流程的分析，需要控制以下几点才能提高石灰石利用率：

2.1提高石灰石指标，改善反应速率；

2.2减少抑制石灰石在吸收塔内部反应的成分；

2.3严格约束随意性操作，降低对系统的干扰；

2.4矿源的影响。

3相关问题分析及建议

3.1提高石灰石指标，改善反应速率

石灰石细度是个较为重要指标，其反映在石灰石遇水后，石灰石的细度越高，其表面积越大，与水的溶解效果也会越快，短时间内即可解决饱和状态。在常规喷淋塔内部反应区域主要有俩部分组成，一是用于喷淋捕集SO₂的区域，下部为浆液池用于吸收反应进一步完成，如氧化、结晶。当吸收塔浆液在pH值一定的情况下，主要负责捕集SO₂的区域在吸收塔烟气吸收区，期间的反应主要集中在气液接触面，在准守亨利定律的前提下，为保持气体分压持续大于液体分压，需要提高其的反应速率是必须的。然而在实际制取过程中石灰石的细度不宜过高，否则制取成本上升，主要集中电耗增加及设备磨损量，部分电厂的石灰石细度要求在250目左右(R>90%)，可是在运行过程中会发现石膏脱水时会有未反应的粗颗粒石灰石存在，主要还是石灰石细度造成的问题，相对于250目石灰石而言细度如果提升至325目（R>90%）的情况下石灰石在吸收塔内溶解速度、反应速度较快，使其脱硫系统的G/S控制相对稳定，同时因粒径细度关系，对管线的磨损情况较小，在实际过程中发现选用325目的石灰石粉后，连续运行2年吸收塔内部无明显结垢且各管道口、喷淋层耐磨层等易磨损区域磨损量<0.2mm/年。

日常使用湿式球磨机中指标选择在250目~325目范围内，既能降低电耗又能提高石灰石研磨细度，是各电厂最终想要达到的目的，通过对湿式球磨机运行工况摸索来看，提高湿式球磨机研磨参数是个理想的方面，湿式球磨机的研磨工艺在入口水、料量一定的情况下，还存在以下几个主要问题，1、湿式球磨机内部钢球载量及大小球的配比维护不到位，其可以通过参考运行电流或按定期工作进行添加，当研磨细度不达标时应针对石灰石入厂粒径、硬度考虑钢球大中小球的比例，进而调整即可实现；2、湿式球磨机旋转时内部钢球的抛掷高度造成石灰石研磨能力下降，可通过对内衬定期进行维护以保证内部无深坑、裂缝等问题；3、湿式球磨机的石灰石原料硬度可以通过入厂化验标准进行管控，以保证石灰石成分的稳定性。

3.2减少抑制石灰石在吸收塔内部反应的环境

相对来说石灰石在细度影响的，还有其它情况会出现脱硫效率低、石膏滤饼湿度大、吸收塔起泡的现象均是吸收塔内部浆液的杂质等抑制成分的影响，其实它对石灰石的反应速度也有很大的影响，其中石灰石闭塞现象，就是其石灰石在反应中与烟气中携带的抑制成分或不良的反应环境下共同造成影响，例如由于烟气量或FGD进口原烟气SO₂浓度突增，造成吸收塔内反应加剧，浆液中CaCO₃含量降低，pH值呈下降趋势，若此时石灰石供浆流量自动在投入状态时，PID调节模块为保证脱硫效率则自动增加石灰石供浆量以提高吸收塔的pH值，但由于反应加剧吸收塔浆液中的亚硫酸盐大量增加，若此时不增加氧量使亚硫酸亚迅速反应成CaSO₄·2H₂O，则由于亚硫酸盐溶解性强于CaCO₃，同时亚硫酸盐由于过饱和后并析出寻找“晶核”此时CaSO₄与CaCO₃因析出后时良好的“晶核”进而造成包裹，进而造成CaCO₃出现固体沉积而无法参加反应，这时对浆液中石灰石反应存在很强抑制效果的作用，在此期间同时由于CaSO₃·1/2H₂O脱水性差，还会造成石膏脱水效果大幅下降，石膏含水量升高，只有提高氧化风量或利用长时间低pH值的反应环境才能消化CaSO

₃·1/2H₂O将CaCO₃分离出来，解决石灰石闭塞现象，减少石灰石抑制成分的影响。在运行中还有其他抑制成分需要靠合理的脱硫废水排放量及稳定的运行指标来控制。

3.3严格约束随意性操作，降低对系统的干扰

在运行中针对不同的运行工况有不同的运行要求及指标，在原烟气SO₂含量稳定且脱硫效率合格时可以适当的考虑低pH值区间运行，使其效率稳定在合格的范围内即可也可达到良好的石灰石利用率，其通过脱硫反应方程式

可以看出1摩尔的SO₂需要1摩尔的CaCO_­3来进行反应，也就是说在原烟气SO₂含量在1000mg/m³的时候，使其效率维持在100%时就1m³的烟气就需要消耗1562.5mg的CaCO₃，如果我们把脱硫效率控制在96.5%时就1m³的烟气就需要消耗1507.81mg的CaCO₃，而按照锅炉B-MCR时的脱硫设计烟气量2587200m³/h说在这样的脱硫效率要求下，原烟气仍以1000mg/m³为准，1小时能省0.14吨石灰石，全年以8000小时计算在B-MCR情况下计算1131.9吨石灰石（前提在G/S是1的情况下进行计算，如果采用G/S在1.02~1.05来计算此数值会有所增加）。

实际运行中对pH值控制要求很严格，pH值的要求不应刻意去针对，如果要限制pH值那么就只有保证吸收塔浆液内的抑制成分的低指标才能提节能。

3.4矿源的影响

简单的说就是石灰石在反应区内反应的速率，涉及面很多，其中矿源对其影响的影响非常大，例如方解石与白云石在使用中有很大的区别，方解石属三方晶系，六角形晶体，纯净的方解石无色透明，一般为白色，性质较脆，色彩因其中含有的杂质不同而变化，如含铁锰时为浅黄、浅红、褐黑等等；白云石的晶体结构与方解石类似，晶形为菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、粒状集合体，含其他元素和杂质有时呈灰绿、灰黄、粉红等色，遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。当长时间运行过程中，发现采购的石灰石由于矿源随岩层变化，会产生相应的变化，如运行中浆液起泡量增加、吸收塔pH值控制区间忽高忽低等情况随后消失，经排查设备却未见异常，也是受其影响所致，当产生此情况时需要根据现场实际影响范围决定，影响范围大时建议直接更换矿源或混掺的方式解决。

4结束语

在脱硫系统生产运行中，对脱硫效率的影响较多，其中如何提高吸收剂的利用率是个值得关注的重要事项，在保证吸收剂矿源稳定的情况下还要对石灰石的在吸收塔反应环境及相关操作等因素进行考虑，并对相关参数进行定期检测做好预控工作。由于现场受到很多客观因素的影响，很多分厂不能及时进行化验，导致生产中出现了很多石灰石品质引发的问题，但是脱硫化验指标能够真实反映出浆液指标的变化，也是主要监视石灰石品质保证脱硫系统稳定的重要手段。

作者简介：

魏巍（1987-05），男，工程师，本科学历，现就职于内蒙古创源金属有限公司电厂运行部

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