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火電廠影響煙氣脫硫效率有哪些因素

2020-02-21 14:53

 作為脫硫吸收劑的石灰石,其含量的高低會影響脫硫效率,因此吸收劑的品質(zhì)是影響脫硫效率的因素之一;其次就是入口煙氣的濃度,SO2入口濃度越高相當(dāng)于增加了SO2的分壓從而增大了氣液相傳質(zhì)的推動力,推動力增強,脫硫效率提高,而事實上,煙氣中SO2濃度對脫硫效率的影響在不同范圍內(nèi)是不同的;入口煙氣溫度也會影響脫硫效率,高溫?zé)煔鈱γ摿蛐实奶岣哂胸撁嬗绊?,因此高溫?zé)煔饨?jīng)過氣氣換熱器之后在進入吸收塔有助于SO2的吸收,但是煙氣過低也不利于煙氣的脫硫;煙氣中的含氧量也會對脫硫產(chǎn)生一定影響,煙氣中O2含量的增加使得CaSO4.2H2O的形成加快,脫硫效率有上升趨勢;原煙氣中的粉塵也是阻礙脫硫效率提高的一個重要因素,飛灰的存在會阻礙SO2與脫硫吸收劑的接觸,降低了石灰石中Ca離子的溶解速率,不僅會對脫硫效率產(chǎn)生影響還會影響石膏的品質(zhì);煙氣流速的提高有助于氣液兩相的湍動,降低液滴與煙氣之間的膜厚度,提高傳質(zhì)效果,但氣速太高,又會使氣液兩相接觸時間變短,影響脫硫效率,有時還有可能影響除霧效果,因此綜合考慮各個因素?zé)煔獾牧魉倌壳斑x擇為3~5m/s較為合適;液氣比(L/G)是指單位體積煙氣量相對應(yīng)的漿液噴淋量,經(jīng)試驗驗證結(jié)果表明,隨著液氣比的增大,脫硫效率逐步提高,這是因為提高液氣比相當(dāng)于增加了吸收塔內(nèi)的噴淋密度,使液氣間的接觸面積增大,傳質(zhì)單元數(shù)提高,從而提高了脫硫效率,但液氣比不是無限制地提高,太高不但會浪費吸收劑的用量,影響石膏生成品質(zhì),而且還會使?jié){液循環(huán)泵的流量增大,增加設(shè)備的投資和能耗。目前選擇的合適液氣比范圍是13~16,漿液pH值的適當(dāng)提高有助于脫硫效率的提升,但高pH又使得排出的石膏漿液中石灰石的含量增加,導(dǎo)致吸收劑的利用率降低,低pH時,亞硫酸鈣的溶解度增加,但是石灰石的溶解度又會降低,導(dǎo)致脫硫效率的下降。

在溫度比較低時,即溫度小于80℃時,脫硫效率受溫度的影響較小,當(dāng)溫度繼續(xù)升高,脫硫效率急速下降,當(dāng)煙氣溫度達到180℃時,脫硫效率已經(jīng)低于90%,在實際操作中,經(jīng)過氣氣換熱器后出來的煙氣溫度基本在80℃左右,此時對應(yīng)的脫硫效率還是比較可觀的。由于脫硫反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高不利于SO2的脫除,高溫?zé)煔鈱γ摿蛐实奶岣哂胸撁嬗绊?,因此高溫?zé)煔饨?jīng)過氣氣換熱器之后在進入吸收塔有助于SO2的吸收,但是煙氣過低也不利于煙氣的脫硫,因此煙氣溫度控制在合適的范圍也是必要的。

當(dāng)SO2濃度在1000~4000mg/m3范圍變化時,脫硫效率呈直線下降趨勢。一般認為,增大入口SO2濃度,會有利于SO2通過漿液表面向漿液內(nèi)部擴散,加快反應(yīng)速度,從而提高脫硫效率。由圖看出,當(dāng)入口SO2濃度大于1000mg/m3時,脫硫效率反而隨SO2濃度的增大而降低。SO2在氣相中的擴散系數(shù)遠大于在液相中的擴散系數(shù),因此SO2的傳質(zhì)阻力主要來自液膜,而液膜傳質(zhì)阻力主要決定于液滴內(nèi)的湍流強度和吸收液堿度,液滴內(nèi)的湍流強度和吸收液堿度越大,則液相阻力越小。由于FGD入口SO2濃度的增加,可利用的液相堿性物質(zhì)消耗也越快,因此脫硫效率也呈下降趨勢。在其他參數(shù)不變的條件下,入口SO2質(zhì)量濃度的提高意味著降低了鈣硫比n(Ca)/n(S),可利用堿度也下降,從而造成液相傳質(zhì)阻力增大,使脫硫效率下降。

當(dāng)漿液pH值在5~7之間變化時,脫硫效率隨pH值的升高而增大。當(dāng)pH>6.1時,脫硫率接近98%,因為高pH意味著漿液中有較多的CaCO3存在,有利于脫硫。但pH過高會抑制CaSO3的溶解,排出的石膏漿液中石灰石的含量也增加了,直接導(dǎo)致的后果是系統(tǒng)吸收劑利用率降低,增加運行費用。低pH有利于CaSO3溶解,降低成本,但對石灰石的溶解是不利的,不利于SO2的吸收,終于使得脫硫效率降低。當(dāng)pH<5.0時,SO2的吸收降低,脫硫率降低,吸收液呈酸性,對設(shè)備會造成腐蝕,無法達到環(huán)保要求。當(dāng)pH在5.0~6.1范圍內(nèi)時,CaSO3溶解速度和CaSO3的消耗速率達到動態(tài)平衡,且脫硫率穩(wěn)定。因此,綜合以上考慮,脫硫系統(tǒng)循環(huán)槽漿液pH值應(yīng)保持在5.0~6.1下運行。

液氣比(L/G)是指單位體積煙氣量相對應(yīng)的漿液噴淋量,經(jīng)試驗驗證結(jié)果表明,隨著液氣比的增大,脫硫效率逐步提高,這是因為提高液氣比相當(dāng)于增加了吸收塔內(nèi)的噴淋密度,使液氣間的接觸面積增大,傳質(zhì)單元數(shù)提高,從而提高了脫硫效率,但液氣比不是無限制地提高,太高不但會浪費吸收劑的用量,影響石膏生成品質(zhì),而且還會使?jié){液循環(huán)泵的流量增大,增加設(shè)備的投資和能耗。

在液氣比小時,液相pH值下降快,SO2的液相傳質(zhì)阻力相對較大,此時增加液氣比,就增加了液體流量,從而增加的液相傳質(zhì)速率對總傳質(zhì)速率的貢獻大,但當(dāng)液氣比大時,隨著液氣比的增加,石灰石在吸收塔內(nèi)的溶解量增加,pH值相對較大,液相傳質(zhì)阻力相對較小。液氣比增加時,雖然石灰石在吸收塔內(nèi)的總?cè)芙饬吭黾?,不足以抵消系統(tǒng)由于脫硫率的增加而增加的SO2吸收量,漿液中由于SO2的吸收所產(chǎn)生的H+需要更多的石灰石來溶解中和,故漿液中石灰石含量有所增加。脫硫率的增加規(guī)律和石灰石含量的增加規(guī)律一致,在液氣比較小時石灰石的增加較明顯,隨后增加速率變緩。目前選擇的合適液氣比范圍是13~16。

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