1-19 烟气脱硫石灰-石膏法有何特点?
答:石灰-石膏法烟气脱硫工艺以石灰(CaO)或石灰石(CaCO3)浆液吸收烟气中的SO2,脱硫产物亚硫酸钙可用空气氧化为石膏回收,也可直接抛弃,脱硫率达到95%以上。吸收过程的主要反应为
CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2↑
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2
废气中的氧或送入氧化塔内的空气,可将亚硫酸钙和亚硫酸氢钙氧化成石膏:
2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
Ca(HSO3)2+1/2O2+H2O→CaSO4·2H2O+SO2↑
脱硫系统十分庞大,包括石灰石浆液制备系统、吸收和氧化(反应器)系统、烟气再热系统、脱硫增压风机、石膏脱水系统、石膏存储系统及废水处理系统。石灰-石膏法烟气脱硫工艺如图1-7所示。
(1)石灰-石膏法的吸收效率 它与浆液的pH值、钙硫化、液气化、温度、石灰石粒度、浆液固体浓度、气体中SO2浓度、洗涤器结构等众多因素有关。主要因素有:
1)浆液pH值:浆液pH值越高,吸收效率越高,但过高的pH值会造成系统结垢和循环浆液再生的困难,一般石灰石系统处于低pH值运行区间(5.0~6.0)。
2)液气比:由于反应中Ca2+持续地被消耗,这就需要吸收器有较大的持液量,即保证较高的液气比。显然,脱硫率随液气比增大而提高,但能耗也相应增加。当液气比大于15L/m3 时,脱硫率为95%。
3)石灰石的粒度:粒度越小,表面积越大,脱硫率与石灰石的利用率越高,但石灰石的磨粉耗能越大。
4)温度:降低吸收塔中的温度,脱硫率提高。吸收塔中的温度主要受进口烟温的影响,一般进口烟温要低于135℃。
随着近年国内脱硫产业的高速发展、脱硫技术的不断进步,脱硫设备国产化率的不断提高,石灰-石膏法的投资强度也由初期的1200元/kW降至目前的250 元/kW。如按照近年投运的重庆珞璜点厂、北京第一热电厂等装置实际运行成本核算,在电价按火电企业上网电价核算的前提下,其直接运行成本为850~1300元/t SO2。
(2)石灰-石膏法存在的主要问题
1)占地面积大、石浆液制备系统及石膏脱水系统均为大型设备,不适用于中小型机组(220t/h以下)及旧装置的脱硫改造。
2)由于采用的是浆液循环技术,同时亚硫酸钙在吸收液中的溶解度极低,相对现有的其他湿法技术,其吸收液的吸收传质效率最低,只能通过增加液气比来提高传质效率。
图1-7 石灰-石膏法烟气脱硫工艺
3)液气比高、制浆、过滤、氧化系统庞大、造成动力消耗极大,其电耗占脱硫成本的80%,接近机组发电量的1%。
4)吸收剂和生成物浆液容易在设备中结垢和堵塞,需通过降低pH值、加入添加剂等措施来抑制软垢(CaSO3·1/2H2O)和硬垢(CaSO4·2H2O)的形成。
5)副产物石膏由于含水率高、纯度低基本无经济价值,现有运行的装置大部分采用抛弃法。