湿式石灰石石膏法脱硫基本原理与影响因素培训讲解.pptVIP

湿式石灰石石膏法脱硫原理以及影响因素;*;1.2.3 湿式石灰石石膏法脱硫 石灰石石膏法烟气脱硫(Flue Gas Desulphurization,FGD) 是用含石灰石的浆液洗涤烟气，以中和（脱除）烟气中的SO2，故又称之为湿式石灰石/石膏法烟气脱硫,简称WFGD。 该方法是目前应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2排放控制技术。 其特点：SO2脱除率高，脱硫效率可达95%以上；能适应大容量机组、高浓度SO2含量的烟气脱硫；吸收剂石灰石价廉易得；而且可生产出副产品石膏，高质量石膏具有综合利用的商业价值。 随着石灰石/石膏法FGD系统的不断简化和完善，不仅运行、维修更加方便，而且设备造价也有所降低。据统计，目前世界上已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，WFGD工艺占80%左右。从近年国内脱硫实践看，脱硫投资已有大幅度的降低。综合各方面的情况，WFGD最适合大机组脱硫的需要。 ;1.2.3.1 脱硫工艺过程化学原理 众所周知，在湿式石灰石—石膏法脱硫工艺中作为液相化学反应的结果使气态物质和液态悬浮液之间发生物质的转化而吸收SO2，这是一个气液传质过程，该过程大致分为如下几个阶段： ①气态反应物质从气相主体向气-液界面的传递； ②气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生反应； ③液相中的反应物由液相主体向相界面附近的反应区迁移； ④反应生成物从反应区向液相主体的迁移。 用水吸收SO2一般被认为是物理吸收过程，吸收过程的机理可用双膜理论来分析。;*;;*; 由Henry定律可知，由于活性反应物的加入，使得SO2的自由分子在液相中的浓度比用纯水吸收时大为降低，从而使SO2的平衡分压大大降低。这样，在总压P一定的情况下，会大大提高溶解的推动力，使吸收速率加快。 ①SO2的吸收 SO2进入液相，首先发生如下一系列反应：;在本工艺中，吸收液的pH值基本上在5~6之间，所以进入水中的SO2主要以亚硫酸氢根离子HSO3－的形式存在。;② 硫酸盐的形成 根据Miller等人对SO2在水溶液中氧化动力学的研究，如右图所示，亚硫酸氢根离子HSO3-在pH值为4.5时氧化速率最大。但实际运行中，浆液的pH值在5.4~5.8之间，在此条件下， HSO3-离子很不容易被氧化，为此??; 亚硫酸盐的氧化除受pH值的影响外，还受到诸如锰、铁、镁这些具有催化作用的金属离子的影响，这些离子的存在，加速了HSO3-的氧化速率。这些微量浓度的金属离子主要是通过吸收剂引入的，烟气也会将这些离子带入到洗涤悬浮液中。 形成硫酸盐之后，俘获SO2的反应进入最终阶段，即生成固态盐类结晶，并从溶液中析出。在本工艺生成的是硫酸钙，从溶液中析出成为石膏CaSO4·2H2O。;③ 石膏的结晶 石膏结晶对整个工艺过程是非常重要的。所以控制石膏结晶，使其生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒，是很重要的。在可能的条件下，石膏晶体最好形成为粗颗粒，因为层状尤其是针状晶体有结成毡状的趋势，也可能形成非常细的颗粒，这样一方面非常难脱水，另一方面也可能引起系统结垢。 因此工艺上必须控制石膏溶液的相对过饱和度σ，以保证生成大颗粒的石膏。溶液的过饱和度是析出结晶的推动力，是决定结晶成核及成长速率的关键因素。工艺控制上，要在浆液中保证石膏的晶种密度，并保证石膏分子在这些晶种上继续长大，以形成大颗粒的石膏晶种。; 可以采用相对饱和度RS来表示石膏的饱和程度， RS=C/ C*， 式中 C—溶液中石膏的实际浓度，C=[Ca2+][SO42-]； C*—工艺条件下石膏的饱和浓度，即石膏的溶度积常数Ksp。 当处于平衡状态时，RS=1；当RS＜1时，固体趋于溶解；RS＞1时，固体趋于结晶。 下式表示石膏相对过饱和度σ与溶液中石膏浓度的关系： σ=（C- C*）/ C* 在σ0的情况下，即溶液中离子的实际浓度小于平衡浓度（饱和浓度）时，溶液中不会有晶体析出；而在σ0的情况下，即C C*时，溶液中将首先出现晶束（小分子团），进而形成晶种，并逐渐形成结晶(晶体）。与此同时也会有单个分子离开晶体而再度进入溶液。这是一个动态平衡过程。; 根据相对过饱和度的不同，溶液中晶种的密度会不同。同时随着相对过饱和度的增加，会出现一些新的晶种，这时会出现晶种生成和晶体增长两种过程。图1-6表示了晶体增长速率和晶种生成速率与相对过饱和度σ之