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石膏湿法脱硫技术的工优博平台开户艺流程、反应原理及主要系统
浏览: 发布日期:2021-12-24

石灰石-石膏湿法 脱硫反应原理

在烟气脱硫过程中,物理反应和化学反应的过程相对复杂,吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区三部分组成,在吸收塔浆池(氧化区和结晶区组成)和吸收区,不同的层存在不同的边界条件,现将最重要的物理和化学过程原理描述如下:

(1)SO2溶于液体

在吸收区,烟气和液体强烈接触,传质在接触面发生,烟气中的SO2溶解并转化成亚硫酸。

SO2+H2O<===>H2SO3

除了SO2外烟气中的其他酸性成份,如HCL和HF也被喷入烟气中的浆液脱除。装置脱硫效率受如下因素影响,烟气与液体接触程度,液气比、雾滴大小、SO2含量、PH值、在吸收区的相对速度和接触时间。

(2)酸的离解

当SO2溶解时,产生亚硫酸,同时根据PH值离解:

H2SO3<===>H++HSO3-对低pH值

HSO3-<===>H++SO32-对高pH值

从烟气中洗涤下来的HCL和HF,也同时离解:

HCl<===>H++Cl-F<===>H++F-

根据上面反应,在离解过程中,H+离子成为游离态,导致PH值降低。浆液中H+离子的增加,导致SO2在浆液中的溶解量减少。因此,为使浆液能够再吸收SO2,必须清除H+离子。H+离子的清除采用中和的方式。

(3)中间产物的中和反应

使用能够溶于浆液的石灰石,同上述提到的离子发生如下反应:

CaCO3(固体)<===>CaCO30(溶解)

CaCO30(溶解)+2H+<===>Ca2++CO2+H2O

Ca2+离子与溶解的酸发生反应:

Ca2++2Cl-<===>CaCl2

Ca2++2F-<===>CaF2

Ca2++2HSO3-<===>Ca(HSO3)2

Ca2++SO32-<===>CaSO3

生成溶解的亚硫酸钙的反应,主要发生在吸收区上部,因为烟气中SO2含量的降低,使此区域内的浆液保持一个高的PH值,极大地降低了HSO3-的浓度,从而在进一步提高脱硫效率同时降低了在吸收区结垢的可能性。

在吸收区下部以及在氧化区是降低SO2浓度的主要区域,PH值较低。在此区域内,洗涤液含有少量的亚硫酸钙,但有更多的亚硫酸氢钙。

除了PH值和液气比外,脱硫效率还取决于上述中和反应的速度和石灰石溶解的速度。而石灰石溶解的速度取决于H+的浓度,而且随PH值的降低而加快。钙离子、氯离子和硫酸根离子对石灰石的溶解速度有负面影响。其中氯离子随烟气和工艺水进入吸收系统,钙离子由吸收浆液带入,而硫酸根离子由氧化溶解的亚硫酸根离子产生。浆液中氯离子浓度通过废水排放来控制。

(4)亚硫酸氢钙的氧化

一些已形成的亚硫酸氢钙,被浆液所含的氧在吸收区氧化。

HSO3-+0.5O2<===>SO42-+H+

而剩余的亚硫酸氢根则在氧化区由浆池中大量空气所氧化。在此工艺中,PH值主要控制在4.5~5.5,更多的H+离子按上述反应形成了。这些H+离子由浆液中过剩的石灰石所中和,其结果是生成了溶解的硫酸钙。

CaCO3+2H+<===>Ca2++H2O+CO2

SO42-+Ca2+<===>CaSO4

(5)反应产物的结晶

连续产生的硫酸钙导致溶液的过饱和,从而形成了石膏晶体。

CaSO4+2H2O<===>CaSO4˙2H2O

通过维持浆液中固体含量在80~180g/l的水平,石膏结晶的过程最优化,新生成的石膏在晶种上逐步长大成石膏晶体,所产生的副产品石膏从系统中排除。

整个脱硫塔的反应可以变为如下一张图

石膏湿法脱硫技术的工优博平台开户艺流程、反应原理及主要系统

石灰石-石膏湿法脱硫主要系统

1.系统构成

石灰石-石膏湿法脱硫系统包括以下几个系统:烟气系统、吸收塔系统及氧化空气系统、石灰石上料及浆液制备系统、石膏脱水及废水系统、工艺水系统、电气及热控系统组成

1.1烟气系统

烟气系统主要包括烟道及各膨胀节、如设有增压风机还有风机挡板等,、如设有GGH烟气换热器还包括有GGH换热器及其辅助系统。另外现在的脱硫系统已取消旁路挡板,当系统发生故障时为了保证脱硫系统的安全,在脱硫烟道入口还设有事故喷淋降温系统。锅炉烟气进入吸收塔系统。烟气经过风机加压后进入吸收塔反应后从烟囱排入大气;当脱硫系统发生故障或系统无法继续运行时,在锅炉正常停运前,烟道上的事故喷淋系统启动,确保脱硫设备的安全。

1.2.吸收塔及氧化空气系统

吸收塔系统是整个脱硫系统的核心。主要包括设备浆液循环泵、氧化风机,扰动系统(搅拌器或扰动本)、石膏浆液排出泵。吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区组成。在吸收塔的吸收区,烟气与浆液接触发生反应烟气中的SO2和其他有害气体和粉尘被除去。在吸收塔浆液池中,亚硫酸钙被鼓入的氧化空气氧化生成CaSO4。同时氧化生成CaSO4结晶生成石膏,通过石膏浆液输送泵排出吸收塔送去石膏脱水系统,同时新鲜的石灰石浆液加入浆池,补充系统反应消耗掉的石灰石。

1.3.石灰石上料及浆液制备系统

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