石灰石膏法脱硫

石灰石/石灰—石膏脱硫法介绍

       石灰石-石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂。将石灰石粉与水混合搅拌制成石灰石浆液，石灰石浆液经泵打入吸收塔与烟气充分接触，使烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙进行反应生成亚硫酸钙，从吸收塔下部浆池鼓入氧化空气使亚硫酸钙氧化成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。从吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴后，由烟囱排入大气。

       该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上。

       脱硫副产物石膏的处置一般有抛弃和回收利用两种方法。脱硫石膏处置方式的选择主要取决于市场对脱硫石膏的需求、脱硫石膏的质量以及是否有足够的堆放场地等因素。

反应原理

1、吸收原理

       吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔,分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴中的Ca(OH)2、CaSO3与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收，与Ca(OH)2、CaSO3转化成CaSO3、Ca(HSO3)2、CaSO4。SO2吸收的产物CaSO3、Ca(HSO3)2、CaSO4浆液进入循环池，在循环池中进行强制氧化和中和反应并形成石膏。

       为了维持吸收液恒定的pH值在5.5~6.5之间运行,并减少石灰石消耗量,石灰石调浆浓度一般在15%~20%)被连续加入吸收塔,同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动(初运时要加入石膏晶种),以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

2、吸收反应

       烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2,反应如下:

       SO2(g)+H2O→·S02(1)+H2O(传质)

       SO2+H2O→→H2SO3(溶解)

       SO2+H2O→H1++HS)3(电离)

       H2SO3=H++HSO3(电离)

       吸收反应是传质和吸收的过程,水吸收SO2属于中等溶解度的气体组分的吸收,根据双膜理论,传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制。强化吸收反应的措施包括:

       ①采用逆流传质,增加吸收区平均传质推动力；

       ②增加气相与液相的流速,改变气膜和液膜的界面强化传质；

       ③加快已溶解SO2的电离和氧化,当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进SO2的吸收；

       ④提高pH值,减少电离的逆向过程,增加液相吸收推动力；

       ⑤在总的吸收系数一定的情况下,增加气液接触面积,延长接触时间,如增大液气比减小液滴粒径,调整喷淋层间距等；

       ⑥保持均匀的流场分布和喷淋密度,提高气液接触的有效性。

3、中和反应

       吸收剂浆液保持一定的pH值(5.5~6.5),在吸收塔内发生中和反应,中和后的浆在吸收塔内再循环,中和反应如下

       Ca(OH)2→Ca2++2OH

       Ca2++HSO3+(1/2)H2O→CaSO)3·(1/2)H2O+H+

       CaSO3+H2O+SO2(D)→→Ca(HSO3)2

       Ca(HSO3)2+Ca(OH)2→2CaSO3·H2O

       Ca2++CO3-+2H++SO-+H2O→→CaSO4·2Hl2O+CO2↑

       2H++CO3→H2O+CO2↑

       中和反应本身并不困难,中和反应伴随着石灰石的溶解、中和及结晶。由于石灰石较为难溶，因此如何增加石灰石的溶解度和反应生成的石膏尽快结晶，以降低石膏过饱和度是键。强化中和反应的措施：①提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质；②细石灰石粒径，提高溶解速率；③降低pH值,增加石灰石溶解度,提高石灰石的利用；④增加石灰石在浆池中的停留时间；⑤增加石膏浆液的固体浓度,增加结晶附着面,控制膏的相对饱和度；⑥提高氧气在浆液中的溶解度，减少CO2在液相中的溶解,强化中和反应。

4、氧化反应

       部分HSO3在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化,其他的HSO3在反应池中被氧化空气完全氧化,反应如下: 

       氧化反应是液相连续,气相离散。氧在水中的溶解度比较小,根据双膜理论,传质速受液膜传质阻力的控制。强化氧化反应的措施包括：

       ①增加氧化空气的过量系数,增加氧浓度

       ②改善氧气的分布均匀性,减小气泡平均粒径,增加气液接触面积

5、结晶及结垢

       钙法的结垢堵塞在于CaSO3·1/2H2O、CasO4·2H2O的饱和结晶,只要及时排除CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O,保持CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O在循环液中不饱和,同时保持Ca(HSO3)2、CaSO3为循环吸收液的主流物质,控制好Ca(HSO3)2、CaSO3的比例,即可避免循环系统结垢堵塞。