浅谈湿法脱硫技术问题及脱硫效率

浅谈湿法脱硫技术问题及脱硫效率

常昊

大唐国际发电股份有限公司陡河热电分公司，河北省唐山市，063000

 摘要：在我国已经存在的脱硫技术中，很多都是采用石灰石的方法进行湿法脱硫，在筛板上形成一层保护膜。它不仅能够吸收塔内的烟气，并且能够让烟气流通更加均匀，同时也可以提高脱硫效率，但同时它存在着一些问题。后来我们又研究出来另外一种方式，在原本的单筛板上又再增加一层筛板，这样可以大大提高脱硫的效率，但是同时增加了阻力，不利于湿法脱硫技术的实施，同时企业增加了投资费用和运行成本。本文将会详细地对石灰石、石膏湿法脱硫的原理，并且以及所应用到的技术问题进行一定的探讨，笔者将会列举出影响脱硫效率的一些主要因素，为现在企业的发展提供有效的措施。

        关键词：湿法脱硫；技术问题；脱硫效率

一、研究湿法脱硫技术的意义

脱硫是防治工业生产中大气污染的重要技术措施之一，其目的在于减少因二氧化硫对大气和环境的污染，尽早的处理及时的预防。泛指在燃料燃烧前脱去燃料中的硫份以及烟道气排放前的去硫过程。脱硫的方法可供选择的有很多种。一般来说，脱硫技术的选择原则主要有：脱硫技术相对成熟，脱硫效率高，能达到环保控制要求，已经得到推广与应用；脱硫成本比较经济合理，包括前期投资和后期运营；脱硫所产生的副产品是否好处理，最好不造成二次污染，或者具有可回收利用价值；对发电燃煤煤质不受影响，及对硫含量适用范围广；脱硫剂的能够长期的供应，且价格要低廉[1]。

        目前我们最常用的只有三种方法，分别为干燥脱硫，湿润脱硫和半干半湿脱硫的方法。其余皆因为成本过高，技术要求较大，而使用频率过低，一般控制硫排放的过程中的三种分别为：燃烧前先把物质加入其它化学原料，改变其性质，减少污染;燃烧中选择封闭的且有鼓风作用的燃炉统一回收这些污染性气体;燃烧后经过专业处理达到国家制定的标准进行统一脱硫。工艺种类较多，化学方法为石膏法和磷铵肥法，使用的几率较高，化学方法有喷雾干燥法等。湿法脱硫技术在当前我国的燃煤发电工程上应用的非常广泛，以下针对湿法脱硫技术问题及脱硫效率进行分析探讨。

二、湿法脱硫原理分析

在目前的发电厂中，为了控制二氧化硫的排放含量，一般使用石灰石-石膏湿法脱硫进行二氧化硫含量的排放控制，在发电的过程中将最终产生的烟气通过引风机将其引入到换热器之中，等到温度下降之后再将其吸入到脱硫塔之中，而脱硫塔的工作原理主要是通过喷淋式进行实现的，这样可以使得烟气与石灰石浆液充分地混合，在浆液中的水分蒸发之后，烟气在很大程度上得到了一定的冷却，那么整个体系之中的石灰石浆液就会对整个气体中的酸性气体进行充分地吸收与洗涤，而在这个过程之中就会对其中的大部分硫进行脱离，不仅如此，还会将烟气中的氯化氢和氟化氢等进行同时地消除。接着，烟气离开脱硫吸收塔之后就会进入到烟囱之中，但是在进入烟囱之间会充分地穿过换热器，那么换热器就会对这些已经冷却的气体进行再一次的加温，然后完成脱硫的过程。在目前的电厂设施中，吸收塔的反应池之中一般都会储存着大量的石灰石-石膏的浆液，浆液在内部下降的过程与烟气充分地融合，而二氧化硫在物理学中具有一定的融水性，所以，能够与浆液进行融合，而浆液中的碱性物质会和二氧化硫进行反应，从而实现对硫的完全脱离。

        湿法烟气脱硫系统主要包含吸收塔、制浆系统、风机以及加热器等装置，其中脱硫反应主要在吸收塔中进行。脱硫系统的工作流程为：制作作为脱硫剂的石灰石浆液，利用浆液喷淋经过吸收塔的烟气，使浆液中的碱性物质与烟气中的二氧化硫发生反应，形成硫酸钙和亚硫酸钙等物质，进而将二氧化硫气体沉淀。在这个过程中，氧化风机可以将化学反应所需要的氧气引入浆液之中，通过搅拌操作提升反应效率并避免出现结垢问题，确保可以高效析出石膏结晶。

三、湿法脱硫系统

        湿法脱硫的优点是脱硫效率高、设备小、投资省、操作简单以及占地面积小；缺点是易造成二次污染，存在废水的后处理问题，能耗高，特别是净化后烟气的温度低，不利于烟囱排气的扩散，易产生“白烟”。

        湿法脱硫主要有钙法、钠法，还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等多种技术。目前，主要采用“石灰石-石膏法”脱硫技术，该技术是世界上技术最成熟、运行状况最稳定、最经济的脱硫技术之一[2]。

四、湿法脱硫技术分类

        湿法脱硫技术的反应原理基本上是一样的，在系统组成上也大同小异，主要差别在于脱硫塔的型式和结构上。脱硫塔从结构上来分主要有：填料塔、液柱塔、喷淋塔和鼓泡塔。

        （一）填料塔

        填料塔以其气液传质面积大、脱硫效率高而被认可。

       （二）液柱塔

        根据设计条件，液柱塔可以设计为并流、对流、并对流组合方式，循环泵的压头比一般喷淋塔方式稍低，电力消耗量稍小；液柱塔很难保证烟气和浆液的均匀分布，特别是在低负荷时更难，影响脱硫效率，占地较大。

       （三）喷淋塔

        喷淋塔有不分区塔、分区塔和双循环塔。因为喷淋塔的喷浆管可以采用分层布置，浆液与烟气接触时间长，反应充分，脱硫效果好，因而得到了普遍应用。双循环喷淋塔主要特点是在两个不同的pH之下操作：即上循环pH高，有利于SO2的吸收；下循环pH低，有利于石灰石的溶解及产生高质量的石膏[3]。

       （四）鼓泡塔

        鼓泡塔将烟气通入浆液中进行脱硫反应，没有浆液循环泵，投资较小，吸收塔内件布置复杂，检修工作量大，很难保证烟气和浆液的均匀分布，特别是在低负荷时更难，影响脱硫效率，占地大，电耗高。

五、湿法脱硫技术出现问题原因及解决方案

       （一）结垢、堵塞等问题

        在湿法脱硫技术中，主要运用的材料是石灰石，如果石灰石的最终浓度超过了我们所运用的浆液的吸收线极限，那么石灰石就会开始沉淀，当达到一定的饱和度时，石灰石将会在悬浮液表面进行不断的生长，当饱和度更高时它就会形成晶核。最后我们所利用的石灰石利用率就会不断下降，会影响脱硫的效率。

        如果吸收塔的入口处粉尘浓度过高，就会在入口处造成粉尘增加，粉尘中的AL3+与F-反应，最终会生成氟化铝络合物。这种产物与石灰石相互作用会使石灰石的动作都下降，并且会最终造成塔内有沉积物。在脱硫过程中，如果遇到了这种问题，可以在短时间内降低pH值，这样可以更好的提高石灰石的溶解率，并且可以解决石灰石被包裹的问题，只要pH值高于4，那么就会提高它的反应速度更好的让塔内沉积物排出[4]。

结垢、堵塞问题解决方法：

        可以采用氧化的工艺让控制塔中的化学物质进行氧化反应，这样可以更好的进行控制，将亚硫酸钙的氧化率保持在一个比较高的水平上，这样能够更好的提高浆液中的石膏晶体密度。还可以控制吸收液中的水分，蒸发速度和蒸发量。浆液密度主要的控制范围还应该根据浆液池的体积与工艺进行具体的控制。

        将控制塔内的溶液pH值保持在一定的数值上，在脱硫系统稳定后，应该严格的控制石灰石的浆液加入量与冲洗时间，这样能够更好的调节塔内的pH值以及液体浓度。根据相关的应用系统，加入新鲜的石灰石浆液，可以更好的维持塔内溶液的pH值，放在合理的范围内，并且可以达到长期稳定的效果。

       （二）腐蚀问题

        溶液中往往会有硫酸盐和亚硫酸盐，根据溶液的不断渗入会使这两种物质不断的进入防腐内衬，以及它的细小孔洞中。当系统暂停运行，使吸收塔内的溶液不断蒸发，溶液中含有的硫酸盐和亚硫酸盐就会以晶体的形式被析出，根据时间的变化，它们的体积会不断的增加，这就会与防腐内衬产生反应，在结晶体进行不断的干湿交替时，结晶体的体积会不断的增加，这样就会导致塔内开始腐蚀。

        环境的温度变化也会给塔内造成腐蚀。温度的快速变化，又因为腐蚀内衬与基体的膨胀系数不同步，会造成塔内的内衬粘度程度下降。温度的不断增加，会使内衬材料的抗腐蚀性与渗透性降低，使内衬快速老化，又因为内衬系统中存在许多问题，在受到热力的情况下，会将这些问题不断放大加速内衬系统老化，让腐蚀问题增加。

        腐蚀问题解决方案：

        主要是将塔内防腐内衬的材料进行优化，并且在安装的时候应该严格地把关。在施工时，应该控制好环境问题，将脱硫环境的湿度控制在75以下，只有在这种环境中，才能更好的进行湿法脱硫，提高脱硫效率。

六、脱硫提效技术

        筛板是作为湿法脱硫中必不可少的工具，筛板能够有效的改善塔内气体流通的均匀性。当塔内的浆液进行雾化喷射后，晒板上可以保持一层浆液，根据小孔均匀地往下流，这样可以形成一种密度较高的液体膜，在筛板上也能够分布均匀。同时，降低筛板的开孔率，可以让烟气通过筛板的速度变快，可以进一步增强传质效果，将脱硫的技术不断提高。

七、结束语

   目前石灰石湿法脱硫技术是我国应用最广泛的技术之一，虽然被广泛应用，但是在实际应用中仍然存在着许多的问题，如果我们不能正确地处理应用后堵塞腐蚀的问题，脱硫技术往往达不到标准。根据本文提出的一些方法，在其他条件不变的情况下，可以更好的提高脱硫效率。这些方法基本可以解决湿法脱硫在运行中出现的一些问题，更好的提高脱硫效率，同时可以更好地保护环境。

        参考文献：

        [1]赖浪平.基于石灰石脱硫剂的鼓泡塔脱硫效率研究[J].广东化工，2019，46（06）：79-81.

        [2]许怀鹏，张永福，李如飞.湿法脱硫系统超低排放改造后化学工艺参数的优化[J].冶金动力，2019（03）：59-60+64.

        [3]朱维群，唐震，房亚杰，王倩，张妙雷.湿法脱硫烟气中霾的分析及解决途径[J].发电技术，2019，40（01）：46-50.

       [4]林炜.烟道蒸发脱硫废水零排放的优化应用研究[J].安全与环境工程,2020,27(05):55-61.