（山西鲁晋王曲发电有限责任公司 047500）
摘要：火力发电厂大多采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统。运行中脱硫剂（石灰石）品质对脱硫效率有着直接的影响，文章分析了影响脱硫剂消溶性的因素，脱硫剂消溶性对脱硫系统运行的影响，提出运行中防止脱硫剂失效浪费的操作方法及注意事项，期望对脱硫系统的运行调整有所帮助。
关键词：湿法脱硫；脱硫剂；石灰石；消溶性；
1. 引言
火力发电厂烟气脱硫装置大多采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫，选用石灰石作为脱硫剂吸收烟气中的SO2，石灰石的性质对脱硫效率的实现有着直接的影响，然而在石灰石的选择和使用方面，并没有引起足够的重视，常出现选择使用不当造成利用率不高、脱硫效率下降等问题。为保证脱硫效率避免负面问题的发生，在工程实践中需要掌握脱硫剂的特性，特别是对脱硫系统运行有直接影响的石灰石活性。
石灰石活性用消溶速率来表示，即单位时间内被消溶的石灰石量，消溶率越大活性越高。石灰石的种类及消溶工艺条件不同决定了其消溶率有很大差别。
2.影响石灰石消溶的因素
2.1.石灰石品种、品质
石灰石中主要成分是CaCO3，含量的大小对石灰石的消溶有着决定性的影响，研究人员运用固定pH值，硫酸滴定石灰石浆液的方法进行实验，结果表明不同品质的石灰石活性差别很大。图1是两种不同石的消溶率曲线，A的CaCO3含量为94.06%，B的CaCO3含量为83.93%，其消溶率相差20％～30％。
图1：不同石灰石品质的消溶率
石灰石中的杂质对其消溶性也有较大的影响，特别Mg的存在。由于MgCO3比CaCO3的溶解速率低3～l0倍，且MgCO3含量过高容易产生大量可溶的MgSO3，减小SO2气相扩散的化学反应推动力，影响石灰石化学活性。因此设计和生产中对石灰石中CaCO3含量一般要求高于90％。
2.2.石灰石颗粒
石灰石粒径越小，比表面积越大，石灰石活性就越好。石灰石的消溶反应是固-液两相反应，比表面积大固液接触充分，能有效降低反应阻力，各种相关反应速率就会提高。另一个影响石灰石颗粒比表面积的因素是石灰石的地质年代，其形成的地质年代越晚结构越疏松，反应中就能提供更多的反应面积，表现出的活性就较高。
2.3.浆液pH值
pH值对石灰石、CaSO3·1/2H2O的溶解度有明显的影响，pH值高时，CaSO3·1/2H2O的溶解度显著下降，CaSO4·2H2O溶解度则变化不大。随着SO2的吸收，石灰石浆液的pH值降低，吸收济中溶有较多的CaSO3并在石灰石表面形成一层液膜。CaCO3 的溶解度使液膜的pH值上升，液膜中的CaSO3析出并沉积在石灰石粒子的表面，形成一个保护壳，钝化脱硫剂，阻碍了石灰石的继续溶解导致石灰石活性降低。
2.4.浆液中的CL－、F－及金属离子
CL－、F－及Al3+、Fe3+等金属主要来自工艺水和燃煤烟尘，由于其很少生成沉淀而逐渐浓缩形成较高的浓度，溶液中较高的Cl-浓度会抑制石灰石的溶解。浆液中的Cl－、F－与Ca2+生成CaCl2或CaF2，同离子效应导致液相的离子强度增大，从而阻止了石灰石的消溶反应。具有强配位能力的CI-、F-在高浓度下会迅速与Al3+、Fe3+等金属离子发生配位反应，形成配位络合物，这些络合物会包覆石灰石，阻碍石灰石的传质过程。
2.5.浆液温度、搅拌强度
浆液温度和搅拌强度对石灰石的消溶有促进作用，表面反应共同控制模型很好地解释了这一现象。石灰石的消溶过程受颗粒表面和液固相主体之间传质反应速度共同控制，较高的温度使分子活动能力增加，表面反应速率随温度的升高而呈指数关系增大，石灰石的消溶随之提高；搅拌强度增大，液固相之间接触更充分，强化了石灰石的溶解。
3.石灰石消溶性对运行的影响
石灰石的活性影响着脱硫塔内的化学反应，选择或控制不当，极易造成脱硫系统出现问题，山西鲁晋王曲发电公司在机组投运初期，由于对石灰石性质掌握不足，品质变化较大，经常出现石灰石用量大、脱硫效率下降的现象，同时伴随着浆液PH值高，浓度高、石膏脱水困难，后分析原因为石灰石活性严重降低，大量补入的石灰石失效所致，通过在一段时间内牺牲脱硫效率加强浆液置换方恢复正常。分析和总结经验，运行中应注意以下几个方面。
3.1.石灰石的选择
对准备使用的石灰石进行全面的分析化验，和年代的比较，不但要化验CaCO3含量而且要分析其杂质的成分和含量，确保CaCO3含量不低于90%且Mg、Al杂质含量最低，同时优先考虑形成地质年代较晚的石灰石，以保证石灰石较高的活性。使用中加强对石灰石粉细度的控制，在保证合理制粉成本增加的情况下尽量提高石粉的细度，综合考虑粒径对溶解的影响和磨制能耗问题，一般要求石灰石粉细度为250-325目。
3.2.浆液pH值的监视和控制
高pH值有利于SO2的吸收，低pH值H+浓度高，有利于Ca 的析出，但对脱硫反应有抑制作用，二者相互对立。实验证明在一定范围内，脱硫效率随着浆液pH值的升高呈上升趋势，如图2所示，但pH>5.8后，脱硫效率不再升高，反而降低，不仅浪费了石灰石，也降低了石膏的品质。因此浆液pH 值既不能太高又不能太低，一般情况下，控制吸收塔浆液的pH 值在5.5附近，能使脱硫反应的Ca/S（物质的量）保持在1.02左右，获得较为理想的脱硫效率。
图2：pH值对脱硫效率的影响
3.3.定期进行浆液化验
运行中定期浆液化验，准确把握浆液的成份，特别是Cl－、F－浓度和石膏过饱和度。根据化验结果综合考虑对石灰石消溶性的影响，物质和能量的消耗，合理废水排放，确保Cl-浓度浓度不大于12000mg/L，同时减少Al3+、Fe3+和Zn2+与CI-、F-发生配位反应的几率。
3.4.密切石膏密度、烟气温度、搅拌器、氧化空气的监视
控制石膏浆液质量浓度稳在1085-1130kg/m3范围内，防止石膏浓度过高，晶体覆盖在石灰石颗粒表面，造成石灰石活性下降。
4.结束语
影响石灰石活性的因素主要有其物理化学性质（CaCO3含量、粒径、地质年代）及其所处运行环境（浆液pH值、所含离子、温度、搅拌强度等），运行中通过严格石灰石化验，浆液品质化验、系统运行参数和状态的监控调整，可提高和保持脱硫剂消溶性，有利于脱硫反应的顺利进行，有利于保持高的脱硫效率，对保障脱硫安全稳定运行、防止脱硫剂失效浪费有着重要的意义。
参考文献：
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[3]封志飞、王丽化、张媛等 石灰石－石膏法烟气脱硫中PH值对脱硫效果影响［Ｍ］．
论文作者:刘志强
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/11
标签：石灰石论文; 浆液论文; 活性论文; 石膏论文; 效率论文; 浓度论文; 烟气论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;