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脱硫技术的国产化和半干法烟气脱硫脱硫机理

2020-08-15 16:45:33

一、石灰法湿法烟气脱硫设备的常见损坏问题
  在对冶炼或燃煤所产生的烟气当中,都含有SO2和少量SO3,由此导致烟气遇水或汽之后,产生大量的酸,对石灰法湿法烟气脱硫设备造成严重腐蚀。一般冶炼工程当中,需要治理的烟气量大约在1.5-50万m³/h;而60兆瓦的燃煤锅炉当中,烟气治理量大约在20万m³/h左右;若是在火力电厂中,燃煤烟气的处理量可能高达100万m³/h在设备使用过程中,设备与酸性含固洗涤液或含湿酸性腐蚀气体的接触面积较大,且设备本身机构复杂,在对其应用措施的过程中,常常受到限制,终导致脱硫设备因腐蚀严重而损坏;有些企业为提高设备整体性能,只能采用昂贵的材料进行主体设备的制作,成本过高。
  在采用石灰法湿法烟气脱硫工艺的过程中,需要用到Ca(OH)2吸收烟气当中的SO2,在吸收过程中,会产生Ca2SO3·½H2O,然后进一步氧化生成CaSO4·2H2O。后生成的CaSO4·2H2O即为石膏,粒度细、粘度大,导致接触设备容易结垢,进而形成堵塞、挂壁等不良现象,导致设备容易发生损坏。
  另外,在烟气脱硫的过程中,使用的洗涤液含有尘埃、脱硫剂等物质,包括石灰、Ca(OH)2等,这就导致脱硫洗涤过程,容易磨损设备、管道以及喷头,影响相关设备的使用寿命。
  二、半干法烟气脱硫脱硫机理
  半干法烟气脱硫不同于湿法与干法之处在于,湿法烟气脱硫是以石灰浆Ca(OH)2等碱性浆液为脱硫剂,脱硫剂在吸收塔中与SO2发生气液化学反应;干法烟气脱硫则是将干性脱硫剂加入炉内或喷入烟气中,脱硫剂与SO2发生气固反应,以达到脱除SO2的目的;半干法脱硫吸附剂是以溶液的形式喷入烟气中,吸附剂与SO2发生化学反应的同时,溶液水分全部蒸发。
  半干法烟气脱硫的机理是:烟气经水雾喷射器增湿,同时喷入的CaO粉末与水反应生成低温下有很高活性的Ca(OH)2,Ca(OH)2与烟气中的SO2再发生气液反应。在反应初期,SO2浓度较高,气相推动力较大,气膜阻力相对于SO2在液相的溶解阻力来说不占优点,故溶解阻力成为反应的控制阻力。随着反应的进行,气膜阻力逐渐增大,但由于此时Ca(OH)2吸附的水分逐渐蒸发,SO2溶解阻力也成递增趋势,故液相溶解阻力仍是整个反应的控制阻力。在实际反应过程中,当烟气中SO2浓度较低时,只要暴露时间足够长,浆滴中已经电离出来的Ca2+便可以完成吸收过程;当SO2浓度较高时,Ca2+从Ca(OH)2颗粒上的溶出速率低于Ca2+和SO32-的扩散和反应速率,且由于生成物CaSO4的摩尔分子体积为52.16mL/mol,大于Ca(OH)2的摩尔分子体积33.04mL/mol,因此会造成反应通道的堵塞,由于上述两个原因,导致实际脱硫效率下降。
  由反应的平衡常数可知,式(2)虽然可以进行,但因平衡常数很低,生成的H2SO3较少,因此式(5)及(6)也可以忽略,式(4)和(7)描述的是干燥吸收剂的脱硫行为。试验结果表明,在中低温条件下,干燥吸收剂颗粒硫盐化反应的速率明显低于湿的吸收剂颗粒,并且随转化率增加,干燥吸收剂反应速率衰减极为,但是钙转化率对湿颗粒反应速率的影响却很小。因此,半干法烟气脱硫反应,主要为式(1)、(3)、(8)。

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