摘要：我国大气污染是煤烟型污染，其主要污染物是燃煤同时产生的SO2、NOx和粉尘，其中去除烟气中的SO2常用的方法是技术比较成熟的湿法烟气脱硫，目前随着国家环保要求的不断提高，分析影响燃煤电厂湿法烟气脱硫效率的主要因素，对提高燃煤电厂湿法脱硫效率起到关键作用。
关键词：燃煤电厂；湿法烟气脱硫；效率；主要因素
1湿法烟气脱硫工艺特征
1.1海水烟气脱硫工艺
近年来，随着对湿法烟气脱硫工艺研究的深入，海水烟气脱硫工艺随之出现，其主要是通过对海水中含有的碱性成分来实现对烟气中SO2成分的吸收，再经由海水来实现系统的恢复，并随后将其排入到海水中。该工艺具有投资少、维护成本低等优点，并且没有产生二次污染，可以获得较高的脱硫率。但该工艺只适用于近海地区，海水获取较为方便，并且对烟气中硫含量有一定的要求。根据化学物质添加情况可将海水烟气脱硫工艺又划分为两大类，分别为：①取一定剂量石灰加入到海水中，以此实现对吸收液碱度的有效调节，但目前并未实现全面推广；②不进行任何化学物质添加的处理工艺，仅是采用海水来作为吸收剂，已经实现了技术的全面推广应用。
1.2石灰石/石灰法脱硫工艺
石灰石/石灰法脱硫工艺可以说是烟气脱硫处理工艺中最早的一种处理工艺，也是当前应用最广的脱硫处理工艺。
该工艺利用吸收塔进行脱硫，烟气中的SO2与吸收液中的石灰石（磨细到一定粒度，保证SO2与石灰石有较大的接触面积，以利于脱硫反应的进行）反应生成亚硫酸钙颗粒。石灰石经过破碎、磨细、配成吸收浆液后用泵送入吸收塔顶部。烟气通过风机进行增压，再进入烟气换热器（GGH）进行冷却，然后从塔底进入吸收塔。烟气在吸收塔内与吸收塔顶部喷淋下来的石灰石浆液进行逆向接触，烟气中的SO2被吸收，脱硫后的烟气进入除雾器以去除部分水分，再返回烟气换热器（GGH）进行加热（以利于烟气扩散），最后由烟囱排放到大气中。吸收二氧化硫后的石灰石浆液含有亚硫酸钙和亚硫酸氢钙，送入氧化塔，利用压缩空气进行氧化，氧化生成的硫酸钙经旋流器分离、真空脱水后回收利用，上清液返回循环槽。
石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺是目前运行相对稳定的脱硫工艺，但是由于该工艺基础建设投资较大，只适用于为大型企业配套脱硫。基于此原因，针对于该工艺的研究方向主要为工艺流程的简化，由此可带来设备投资、基建投资的降低，同时小型化、精简化的工艺配置也将更加受到中小企业的青睐。系统的运行可靠性已达90% 以上，通过添加有机酸可使脱硫效率提高到95% 以上。
根据不同的处理方式，石灰石/石灰法脱硫工艺又可分为石灰/亚硫酸钙法、石灰石/石灰抛弃法以及石灰石-石膏法。石灰/亚硫酸钙法主要是借助石灰石或者石灰所生成的浆料，将烟气与洗涤剂相互融合反应后，即可随之形成能够运用的亚硫酸钙。石灰石/石灰抛弃法则主要是将石灰或者石灰石的水浆液作为脱硫剂，其在吸收塔内迅速实现对SO2成分的烟气进行洗涤，此时吸收剂含有的碱性物质可与SO2成分相互反应，并随之形成硫酸钙、亚硫酸钙，使得SO2成分得以去除。但这种处理方法，最主要的缺点是，自然氧化产物石膏与未氧化的亚硫酸钙混合物，并不能够进行二次利用，只得通过不渗透池存储法或者回填法来进行处理。石灰石-石膏法是当前运行状况最为稳定，且具有较高成熟性的脱硫处理工艺，其主要是在吸收塔内，将SO2成分的烟气与石灰或者石灰浆相互作用，即可生成硫酸钙产物，并随后沉淀分离。
1.3双碱法烟气脱硫工艺
运用双碱法来进行脱硫处理时，实际上是运用碱金属盐类作为吸收剂，将含有 SO2成分的烟气与吸收塔内的吸收剂相互作用时，烟气中含有的大量 SO2成分可被迅速吸收，然后在另一个反应器中，脱硫废液可与第二碱进行充分反应，从而促使溶液迅速再生，并且再生之后能够更好的实现对吸收液的循环利用，进而生成相应的亚硫酸钙，沉淀后分离。
2影响脱硫效率的主要因素
湿法烟气脱硫系统是一个多重反应多重介质同时进行的复杂装置，而烟气脱硫效率是反应吸收塔脱硫系统吸收SO2能力的指标，也是衡量吸收塔脱硫设备是否正常运行的重要指标。对此，探索影响湿法烟气脱硫效率的主要因素，为脱硫系统运行优化，降低运行成本，为脱硫效率的提高提供参考根据。
2.1吸收塔浆液pH值对脱硫效率的影响
吸收塔内浆液pH值的控制是提高脱硫效率，掌控石膏品质的关键环节。浆液pH值在实际运行中对于吸收塔内传质性能有着一定影响，具体表现在以下方面：首先，吸收浆液的pH较高，液相主体传质系数增大，有利于SO2的吸收，对SO2脱除有利，可减少石灰石浆液对设备的腐蚀作用；其次，当pH值越小时，会有利于石灰石的溶解，钙离子的析出，但不利于SO2的反应。随着SO2的吸收，浆液的pH值继续下降，酸度增加，CaSO3的析出量增加。CaCO3细本颗粒表面被析出的CaSO3包围，阻碍了CaCO3的继续分解，继而使pH值继续降低，反而会抑制SO2吸收反应的进行。所以在实际生产作业过程中，一般情况下，石灰石浆液的pH值控制在5.0-5.8比较合适的控制范围。
2.2Ca/S比对脱硫效率的影响
Ca/S比反映了浆液内固体含量的高低，塔内反应影响着石膏的结晶。提高Ca/S比值，有利于浆液对SO2的吸收。但过高的Ca/S值将导致钙的利用率低且用石灰石浆液量增大，会导致生成的副产品石膏中增加含有较高质量分数的碳酸钙，增加石灰石消耗及设备损耗，会对泵、搅拌器等设备产生较大磨损，不利于脱硫系统运行的经济性。目前火电厂实践生产中，Ca/S控制在1.02～1.05值间比较合理的范围。
2.3液气比对脱硫效率的影响
液气比是指循环浆液量和标态下的烟气流量之比。提高浆液循环量会导致净烟气含水量增加，增大后续设备的腐蚀，同时加大除雾器的负担，加剧堵塞除雾器、烟道等，降低了烟气抬升力，影响脱硫系统的安全稳定的运行；反之，液气比太低，会使脱硫效率下降。在火电厂实践运行过程中，液气比的影响因素主要有喷淋层数、喷淋层间距、喷嘴选型设计、烟气流速的大小以及烟温的高低等方面。
2.4入口烟气温度对脱硫效率的影响
燃煤火电厂常规FGD入口的温度约为100-160度左右，这个与燃用煤质、锅炉燃烧情况有关。这与SO2的吸收过程是一个放热的过程有关联，若FGD入口温度过高，会造成吸收塔内液面SO2平衡分压上升，导致二氧化硫溶解度下降，脱硫率降低。另外，过高的烟气温度还会降低了吸收塔内某些特种材质的使用寿命。如图1所示，SO2的吸收速率随着温度的升髙而降低，温度的升高还不利于反应向生成石膏过程移动。所以在实际的FGD装置中，通常高温原烟气会经过烟气换热器（GGH）来降低进入吸收塔的原烟气温度或在吸收塔前布置降温装置来降低吸收塔入口温度，如在锅炉尾部设置低低温省煤器提升锅炉余热利用的同时降低降低吸收塔入口烟温，从而提高了脱硫系统的效率。
图1 进口烟温SO2脱除效率的影响
2.5入口烟气含尘浓度对脱硫效率的影响
吸收塔在运行中若因除尘器故障等原因会使FGD入口烟尘增加，烟气中约75%的飞灰留在了浆液中，致使从而会降低脱硫效率。烟尘中的HF（氟化氢）进入脱硫塔与水接触，与CaCO3中Ca2+与F-发生反应生成CaF2，同时，飞灰中的铝离子溶解进脱硫塔内的浆液中，生成A1Fn多核络合物阻碍了石灰石的消溶，导致浆液pH值下降。同时灰尘中的重金属离子如Hg、Mg、Cd、Zn等会抑制Ca2+与HSO3-的反应，进而影响脱硫效率和石灰石的利用率。此外，飞灰化合成复合物，形成石灰石颗粒表面包膜，降低活性，也会影响生成石膏副产品的品质。
结束语
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前世界上应用最为广泛、工艺最为成熟、适应能力最强的火力发电机组烟气脱硫技术。该文主要介绍湿法烟气脱硫技术，通过阐述了电厂对湿法烟气脱硫的工艺过程，重点描述了影响湿法烟气脱硫效率的主要因素，对实际脱硫系统的优化运行及提高脱硫效率有一定的指导意义。
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论文作者:叶梁
论文发表刊物:《河南电力》2019年1期
论文发表时间:2019/8/30
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