烟气排放的主要污染物为粉尘、硫氧化物、氮氧化物, 它们在大气中经过一系列的化学变化最终形成酸雨.我厂使用的是“石灰石—石膏烟气脱硫”法除去烟气中的SO2。其特点是SO2脱除率高, 脱硫效率可达95%以上, 能适应大容量机组、高浓度SO2含量的烟气脱硫, 吸收剂石灰石价廉易得, 而且可生产出副产品石膏, 高质量石膏具有综合利用的商业价值。
1 湿法石灰石石膏烟气脱硫的工艺流程
石灰石石膏法烟气脱硫技术采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂, 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。在吸收塔内, 吸收浆液与烟气接触混合, 烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙进行化学反应、再通过鼓入空气氧化.最终产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴, 不需要换热器升温即进入烟囱排空。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用, 脱硫吸收剂的利用率很高。
2 脱硫效率的影响因素及提高效率的方法探讨
2.1 除尘效率
烟气中的粉尘将浆液中石灰石颗粒包裹起来, 在一定程度上阻碍它与SO2的中和反应, 从而降低了石灰石的溶解率, 并且粉尘中不断溶出Hg2+、Mg2+等重金属, 抑制了Ca2+与HSO3-的反应。在运行实践中, 当进入脱硫塔烟气中粉尘超标时, 脱硫效率降低, 且在石膏表面附着一层灰尘, 使颜色变黑, 从而影响石膏品质。数据显示, 只有除尘效率在99%以上, 入口真正意义上达到30 mg/Nm3, 才有较好的脱硫效率。
2.2 脱硫塔入口烟气流量及SO2浓度
当烟气流量过大, 超出了吸收塔的实际处理能力, 会反应不充分, 从而降低脱硫效率。当脱硫塔入口烟气中的SO2浓度过高, 则会影响排放率。例如7#脱硫塔入口烟气中SO2浓度在2000mg/Nm3以上时, 脱硫塔出口烟气中SO2的浓度大于67mg/Nm3, 没有达到天津市的排放标准 (50mg/Nm3) ;在入口烟气SO2浓度小于2000mg/Nm3时为1987 mg/Nm3, 出口烟气中SO2浓度小于47mg/Nm3以下, 达到了烟气的排放标准。
2.3 旁路挡板的严密性
在旁路挡板关闭不到位时, 部分烟气会直接通过出口CEMS在线监测系统从旁路排空, 从而使出口烟气排放不达标, 使运行中的脱硫塔吸收系统失去实际意义。例如, 在7#脱硫塔入口烟气流量与SO2浓度在正常范围内的情况下, 脱硫塔甲、乙两侧旁路挡板电动无法关闭到位, 7#脱硫塔出口SO2浓度大于100mg/Nm3, 没有达标排放, 当将甲、乙两侧旁路挡板手动关严后, 7#脱硫塔出口天津市排放标准, 在经过理论探讨过后, 我厂从11年对脱硫旁路进行了封堵, 保证了出口SO2的真实准确。
2.4 石灰石要有良好的品质要求
合格的石灰石具备以下几个方面特点:1.Ca CO3含量≥90~95%;2.Mg CO3≤2~5%;3.其他≤3~5%;4.粒径≤44~63um。石灰石中的杂质对脱硫系统的性能产生重要的影响, 常见的杂质中包括Mg CO3, Mg CO3一部分可以溶解, 从而对脱硫过程产生重要的影响, Mg CO3本身可以参与脱硫反应, 适度的含量会增强浆液的吸收能力, 含量高会阻碍石灰石粉的溶解, 从而降低脱硫效率, 例如有的供浆罐底部有沉淀, 当液位低时, 供浆浓度快速升高, 严重时会堵塞供浆泵的入口。Mg2+在结晶过程中是一种晶体污染物, 它将会降低Ca SO4.2H2O的结晶性能。
2.5 浆液循环量的大小
实践表明, 浆液循环量越大越有利于提高脱硫效率, 加快浆液的饱和度, 有利于石膏的形成。而循环泵、喷淋泵、塔侧搅拌器及排浆泵是塔内浆液循环流动的主要设备, 使其稳定的运行是确保脱硫效率的前提。
2.6 脱硫塔浆液的p H值 (5.4~6.0之间)
高p H的浆液有利于SO2吸收, 低p H不利于石灰石的溶解, 当低于4.0时, 几乎不发生反应。p H值对烟气脱硫至关重要, 及时调整供浆量, 控制好p H值是脱硫效率的提高的必要条件。
2.7 脱硫塔内浆液的浓度
随着烟气与石灰石的不断反应, 塔内浆液密度不断升高, 当Ca SO4浓度趋于饱和时, 对SO2吸收有抑制作用, 会使脱硫效率下降。例如, 7#塔在浆液密度达到1190mg/Nm3时, 7#塔出口烟气中SO2排放浓度为54mg/Nm3, 超出了天津市排放标准, 因此要立即启动石膏脱水系统, 使浆液浓度下降。
2.8 烟气温度
在一定范围内, 进入吸收塔内的烟气温度相对越低, 越有利于SO2气体的吸收。有关实验证明, 烟气温度在96℃时, FGD脱硫岛两层循环脱硫效率为92.1%;当烟气温度升到103时, 脱硫效率降为84.8%。
3 降低运行成本的方法探讨
SO2排放达到国家所规定的标准前提下, 在工作中还要尽量将废水充分利用, 必须对洗后SO2的富液 (含有烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等废液) 进行合理的处理, 既要不浪费资源, 又要不造成二次污染。合理处理废液, 往往是湿法烟气脱硫技术成败的关键因素之一。回收和利用富液中的硫酸盐类, 废物资源化, 才是合理的处理技术。节省了资源, 又不造成二次污染。另外尽量减少浆液高密度运行, 以达到节水, 节电的目的, 从而减少石灰石的浪费, 降低生产成本, 提高生产效益, 为“蓝天工程”贡献我们的力量。
摘要：天津石化热电二期脱硫系统经过几年的运行, 出口二氧化硫的排放浓度基本能达到天津市的排放标准。本文探讨了运行实践中影响烟气脱硫效率的因素以及提高脱硫效率, 降低运行成本的方法, 达到节能减排的目的。
关键词：排放浓度,影响因素,脱硫效率,节能减排
参考文献
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[2] 时钧, 汪家鼎。《化学工程手册》第二版。北京:化学工业出版社。1989
[3] 曾庭华。《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》北京:中国电力出版社2004