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        脫硫技術的國產化和半干法煙氣脫硫脫硫機理

        2020-08-15 16:45:33

        一、石灰法濕法煙氣脫硫設備的常見損壞問題
          在對冶煉或燃煤所產生的煙氣當中,都含有SO2和少量SO3,由此導致煙氣遇水或汽之后,產生大量的酸,對石灰法濕法煙氣脫硫設備造成嚴重腐蝕。一般冶煉工程當中,需要治理的煙氣量大約在1.5-50萬m3/h;而60兆瓦的燃煤鍋爐當中,煙氣治理量大約在20萬m3/h左右;若是在火力電廠中,燃煤煙氣的處理量可能高達100萬m3/h在設備使用過程中,設備與酸性含固洗滌液或含濕酸性腐蝕氣體的接觸面積較大,且設備本身機構復雜,在對其應用措施的過程中,常常受到限制,終導致脫硫設備因腐蝕嚴重而損壞;有些企業為提高設備整體性能,只能采用昂貴的材料進行主體設備的制作,成本過高。
          在采用石灰法濕法煙氣脫硫工藝的過程中,需要用到Ca(OH)2吸收煙氣當中的SO2,在吸收過程中,會產生Ca2SO3·?H2O,然后進一步氧化生成CaSO4·2H2O。后生成的CaSO4·2H2O即為石膏,粒度細、粘度大,導致接觸設備容易結垢,進而形成堵塞、掛壁等不良現象,導致設備容易發生損壞。
          另外,在煙氣脫硫的過程中,使用的洗滌液含有塵埃、脫硫劑等物質,包括石灰、Ca(OH)2等,這就導致脫硫洗滌過程,容易磨損設備、管道以及噴頭,影響相關設備的使用壽命。
          二、半干法煙氣脫硫脫硫機理
          半干法煙氣脫硫不同于濕法與干法之處在于,濕法煙氣脫硫是以石灰漿Ca(OH)2等堿性漿液為脫硫劑,脫硫劑在吸收塔中與SO2發生氣液化學反應;干法煙氣脫硫則是將干性脫硫劑加入爐內或噴入煙氣中,脫硫劑與SO2發生氣固反應,以達到脫除SO2的目的;半干法脫硫吸附劑是以溶液的形式噴入煙氣中,吸附劑與SO2發生化學反應的同時,溶液水分全部蒸發。
          半干法煙氣脫硫的機理是:煙氣經水霧噴射器增濕,同時噴入的CaO粉末與水反應生成低溫下有很高活性的Ca(OH)2,Ca(OH)2與煙氣中的SO2再發生氣液反應。在反應初期,SO2濃度較高,氣相推動力較大,氣膜阻力相對于SO2在液相的溶解阻力來說不占優點,故溶解阻力成為反應的控制阻力。隨著反應的進行,氣膜阻力逐漸增大,但由于此時Ca(OH)2吸附的水分逐漸蒸發,SO2溶解阻力也成遞增趨勢,故液相溶解阻力仍是整個反應的控制阻力。在實際反應過程中,當煙氣中SO2濃度較低時,只要暴露時間足夠長,漿滴中已經電離出來的Ca2+便可以完成吸收過程;當SO2濃度較高時,Ca2+從Ca(OH)2顆粒上的溶出速率低于Ca2+和SO32-的擴散和反應速率,且由于生成物CaSO4的摩爾分子體積為52.16mL/mol,大于Ca(OH)2的摩爾分子體積33.04mL/mol,因此會造成反應通道的堵塞,由于上述兩個原因,導致實際脫硫效率下降。
          由反應的平衡常數可知,式(2)雖然可以進行,但因平衡常數很低,生成的H2SO3較少,因此式(5)及(6)也可以忽略,式(4)和(7)描述的是干燥吸收劑的脫硫行為。試驗結果表明,在中低溫條件下,干燥吸收劑顆粒硫鹽化反應的速率明顯低于濕的吸收劑顆粒,并且隨轉化率增加,干燥吸收劑反應速率衰減極為,但是鈣轉化率對濕顆粒反應速率的影響卻很小。因此,半干法煙氣脫硫反應,主要為式(1)、(3)、(8)。

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