摘要：石灰石-石膏法煙氣脫硫環(huán)保技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中重要的環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)，對于社會發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要的作用。本文研究和介紹了石灰石-石膏法煙氣脫硫環(huán)保系統(tǒng)組成及其設(shè)計反應(yīng)原理，從系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)設(shè)計的反應(yīng)原理，特別是化學(xué)反應(yīng)兩個方面全面進(jìn)行了分析，對于實際工業(yè)生產(chǎn)具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏法，煙氣脫硫環(huán)保系統(tǒng)，反應(yīng)原理，化學(xué)反應(yīng)

1引言

石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史,技術(shù)成熟可靠,適用范圍廣泛,據(jù)有關(guān)資料介紹,該工藝市場占有率已經(jīng)達(dá)到85%以上。由于反應(yīng)原理大同小異，本設(shè)計總結(jié)了一些通用的規(guī)律和設(shè)計準(zhǔn)則，基本適用于目前市場上常用的各種石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)，包括噴淋塔、鼓泡塔、液柱塔等。

2典型的系統(tǒng)構(gòu)成

典型的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程如圖1所示，實際運用的脫硫裝置的范圍根據(jù)工程具體情況有所差異。

圖1石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程

3反應(yīng)原理

3.1 吸收原理

吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2、SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏。

為了維持吸收液恒定的pH值并減少石灰石耗量，石灰石被連續(xù)加入吸收塔，同時吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌機(jī)、氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地攪動，以加快石灰石在漿液中的均布和溶解。

3.2 化學(xué)過程

強(qiáng)制氧化系統(tǒng)的化學(xué)過程描述如下：

(1)吸收反應(yīng)

煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內(nèi)有效接觸,循環(huán)漿液吸收大部分SO2，反應(yīng)如下：

SO2+H2O→H2SO3(溶解)

H2SO3⇋H++HSO3-(電離)

吸收反應(yīng)的機(jī)理：

吸收反應(yīng)是傳質(zhì)和吸收的的過程，水吸收SO2屬于中等溶解度的氣體組份的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力的控制，

吸收速率=吸收推動力/吸收系數(shù)(傳質(zhì)阻力為吸收系數(shù)的倒數(shù))

(2)氧化反應(yīng)

一部分HSO3-在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化，其它的HSO3-在反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化，反應(yīng)如下：

HSO3-+1/2O2→HSO4-

HSO4-⇋H++SO42-

氧化反應(yīng)的機(jī)理：

氧化反應(yīng)的機(jī)理基本同吸收反應(yīng)，不同的是氧化反應(yīng)是液相連續(xù)，氣相離散。水吸收O2屬于難溶解度的氣體組份的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受液膜傳質(zhì)阻力的控制。

(3)中和反應(yīng)

吸收劑漿液被引入吸收塔內(nèi)中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)再循環(huán)。中和反應(yīng)如下：

Ca2++CO32-+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2↑

2H++CO32-→H2O+CO2↑

中和反應(yīng)的機(jī)理：

中和反應(yīng)伴隨著石灰石的溶解和中和反應(yīng)及結(jié)晶，由于石灰石較為難溶，因此本環(huán)節(jié)的關(guān)鍵是，如何增加石灰石的溶解度，反應(yīng)生成的石膏如何盡快結(jié)晶，以降低石膏過飽和度。中和反應(yīng)本身并不困難。

(4)其他副反應(yīng)

煙氣中的其他污染物如SO3、Cl、F和塵都被循環(huán)漿液吸收和捕集。SO3、HCl和HF與懸浮液中的石灰石按以下反應(yīng)式發(fā)生反應(yīng)：

SO3+H2O→2H++SO42-

CaCO3 +2 HCl<==>CaCl2 +CO2 ­+H2O

CaCO3 +2 HF <==>CaF2 +CO2 ­+H2O

副反應(yīng)對脫硫反應(yīng)的影響及注意事項：

脫硫反應(yīng)是一個比較復(fù)雜的反應(yīng)過程，其中一些副反應(yīng)，有些有利于反應(yīng)的進(jìn)程，有些會阻礙反應(yīng)的發(fā)生，下列反應(yīng)應(yīng)當(dāng)在設(shè)計中予以重視：

a)Mg的反應(yīng)

漿池中的Mg元素，主要來自于石灰石中的雜質(zhì)，當(dāng)石灰石中可溶性Mg含量較高時(以MgCO3形式存在，由于MgCO3活性高于CaCO3會優(yōu)先參與反應(yīng)，對反應(yīng)的進(jìn)行是有利的，但過多時，會導(dǎo)致漿液中生成大量的可溶性的MgSO3，它過多的存在，使的溶液里SO32-濃度增加，導(dǎo)致SO2吸收化學(xué)反應(yīng)推動力的減小，而導(dǎo)致SO2吸收的惡化。

b)AL的反應(yīng)

AL主要來源于煙氣中的飛灰，可溶解的AL在F離子濃度達(dá)到一定條件下，會形成氟化鋁絡(luò)合物(膠狀絮凝物)，包裹在石灰石顆粒表面，形成石灰石溶解閉塞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致反應(yīng)嚴(yán)重惡化的重大事故。

c)Cl的反應(yīng)

在一個封閉系統(tǒng)或接近封閉系統(tǒng)的狀態(tài)下，F(xiàn)GD工藝的運行會把吸收液從煙氣中吸收溶解的氯化物增加到非常高的濃度。這些溶解的氯化物會產(chǎn)生高濃度的溶解鈣,主要是氯化鈣,如果高濃度的溶解的鈣離子存在FGD系統(tǒng)中,就會使溶解的石灰石減少,這是由于“共同離子作用”而造成的,在“共同離子作用”下，來自氯化鈣的溶解鈣就會妨礙石灰石中碳酸鈣的溶解。控制CL離子的濃度在12000-20000ppm是保證反應(yīng)正常進(jìn)行的重要因素。

4 結(jié)語

石灰石-石膏法煙氣脫硫環(huán)保系統(tǒng)整體工程設(shè)包含了很多方面，本文主要對系統(tǒng)組成及其設(shè)計反應(yīng)原理兩個方面進(jìn)行了分析，特別是對各個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了細(xì)致的分析和描述。這些具體的內(nèi)容對于實際的石灰石-石膏法煙氣脫硫環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)具有重要的參考價值。

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