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第一讲 烟气脱硫原理及影响因素
1、脱硫剂的选择
脱硫剂的选择遵循下列原则：
⑴ 吸收能力高；
⑵ 选择性好;
⑶ 挥发性低，无毒，不易燃烧，不发泡,粘度小，比热容小；
⑷ 无腐蚀或腐蚀性小；
⑸ 来源丰富，容易得到，价格便宜；
⑹ 便于处理及操作时不易产生二次污染.
应用最广泛的有石灰（CaO)、氢氧化钙（Ca（OH）2)、碳酸钙（CaCO3）。
烟气脱硫常用吸收剂的性能
脱硫剂名称
性 能
氧化钙(CaO）
分子量：56.10
白色立方晶体或粉末，露置空气中渐渐吸收二氧化碳而生成碳酸钙。相对密度3.35,熔点2580℃，沸点2850℃，易溶于酸，微溶于水。与水化合生成氢氧化钙。
碳酸钙(CaCO3)
分子量：100。09
白色晶体或粉末，相对密度2。70~2。95，溶于酸而放出二氧化碳，极难溶于水，在CO2饱和水中溶解生成碳酸氢钙，加热至825℃左右分解为CaO和CO2。
氢氧化钙(Ca（OH）2）
分子量：74.10
白色粉末,相对密度2.24,在580℃时失水。吸湿性很强，放置在空气中能吸收CO2生成碳酸钙，微溶于水，具有中强碱性，对皮肤、织物有腐蚀作用.
2、石灰石/石膏法化学反应过程
⑴ 主反应
①水的离解: H2O ↔ H+ + OH-
②SO2的吸收： SO2 (g） ↔ SO2 （aq）
SO2 （aq） + H2O ↔ H+ + HSO3—
HSO3- ↔ H+ + SO32-
③HSO3—的氧化 HSO3— + ½O2 ↔ H+ + SO42-
H+ + SO42— ↔ HSO4—
④固体CaCO3的溶解 CaCO3 (s） ↔ Ca2+ + CO32-
CO32— + H+ ↔ HCO3—
HCO3- + H+ ↔ H2O + CO2 (aq)
CO2 （aq） ↔ CO2 （g）
⑤CaSO3和CaSO4结晶 Ca2+ + SO32— + ½H2O ↔ CaSO3·½H2O (s）
Ca2+ + SO42— + 2H2O ↔ CaSO4·2H2O (s)
⑵ SO3副反应
①SO3的吸收 SO3 (g） ↔ SO3 (aq)
SO3 (aq） + H2O ↔ H+ + HSO4—
HSO4- ↔ H+ + SO42-
②CaSO4结晶 CaCO3
⑶ HF的吸收
①HF的吸收 HF (g) ↔ HF (aq）
HF (aq） ↔ H+ + F—
⑷ HCl的吸收
①HCl的吸收 HCl （g） ↔ HCl (aq）
HCl (aq） ↔ H+ + Cl—
②CaCl2的化合 Ca2+ + 2Cl- ↔ CaCl2 (s） (产生Cl－积聚）
总的反应：
CaCO3 + SO2 + ½O2+ 2H2O ↔ CaSO4·2H2O + CO2
100 64 16 36 172 44
4、影响吸收（脱硫效率）的因素
⑴ PH值影响
高PH值的浆液环境有利于SO2的吸收，而低的PH则有助于Ca2+的析出,二者互相对立.实践表明,当PH＞5。8后，脱硫率不会继续升高，反而降低.原因是随着浆液H+浓度降低，Ca2+的析出越来越困难，石膏沉淀难以生成。PH值又不能太低,太低会影响SO2的吸收，这时因为浆液中H+高，影响HSO3-的解离,阻碍了SO2吸收.因此，较为理想的PH值应控制在5.4～5。6之间。
⑵ 氧化效果的影响
氧参与烟气脱硫的化学过程，使HSO3—氧化为SO42-，当氧化风机鼓入的空气使烟气中的氧含量增加时，CaSO4·2H2O的生成速度加快，有助于SO2的吸收，脱硫效率上升.当烟气中氧含量为6.0%时，若脱硫效率为95％，而当烟气中氧含量增加到7％时,脱硫效率可达到97%。
⑶ 吸收塔浆液密度的影响
当吸收塔浆液密度达到1085kg/m3时,混合浆液中CaCO3、CaSO4·2H2O的浓度已趋于饱和。CaSO4·2H2O固相沉淀太多，在 CaCO3表面形成包覆层，阻止了CaCO3的溶解，从而降低了SO2的吸收。当浆液密度太低，说明浆液中CaSO4·2H2O的含量较低，CaCO3含量相对较高，这样排出泵排出的浆液中CaCO3上升，影响石膏品质。因此，石膏浆液密度宜控制在1075～1116kg/m3之间。
⑷ 烟尘的影响
烟气中的烟尘通过吸收塔捕集后留在浆液中，一部分通过废水排出,另一部分参与循环.烟尘在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触，降低了Ca2+的溶解速度，同时烟尘中的Hg、Mg、Cd、Zn等离子会抑制Ca2+与HSO3—的反应,造成脱硫效率下降，影响石膏品质。因此，FGD入口烟尘浓度应控制在100mg/Nm3～300 mg/Nm3之间。
⑸ 烟温的影响
进入吸收塔烟温越低，吸收液面上的SO2的平衡分压越低，有利于SO2的吸收，形成HSO3-越快。在其它条件不变的情况下，每降低1℃烟温，脱硫效率将提高约1％.
⑹ 石灰石浆液质量影响
石灰石浆液的加入量是根据吸收塔的PH值、烟气量和烟气中SO2含量来调节的。设计要求石灰石中 CaO含量＞51.5％，浆液中石灰石的质量分数为30%。石灰石颗粒大小会影响其溶解,进而影响脱硫效率。太大不易溶解，太小会增加磨机电耗.因此，石灰石质量宜控制在44um左右。
⑺ 氯离子的影响
浆液系统中Cl—含量过高,其与Mg2+和Ca2+结合成水溶盐增加，这样的浆液会使SO2溶解放慢，从而影响SO2的吸收。另一方面,Cl—过高会加快设备、管道、阀门的腐蚀。因此，从系统中排出一定量的废水以降低Cl-浓度是必不可少的.
⑻ 液气比的影响
液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表面，提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度，使气液面的接触面积增大，脱硫效率也将增大。要提高脱硫效率，提高液气比是一个很重要的手段。在烟气含硫量、烟气流量一定时,液气比可根据CFX计算机模拟平台模拟出一个较佳值.
⑼ 烟气流速的影响
提高塔内烟气流速可提高气液两相的湍动，降低烟气与液滴间的膜厚度，提高传质效果。另外，喷淋液滴的下降速度将相对降低，使单位体积内持液量增大，增大了传质面积,增加了脱硫效率。但气速增加，又会使气液接触时间缩短，脱硫效率可能下降.实践表明，气速在2.44～3。66m/s之间逐渐增大时，随着气速增大,脱硫效率增加；当气速＞3.66m/s时，脱硫效率几乎与气速变化无关。一般将吸收塔内烟气流速控制在3。5～4.5m/s范围内.
5、GGH的作用
⑴ GGH在烟气脱硫中的作用
GGH的作用是将原烟气中热量传递给脱硫后的净烟气。即由引风机来的温度为131℃～139℃的原烟气在GGH原烟气侧将温度降到90℃～101℃进入吸收塔,从吸收塔流出温度为45℃～50℃净烟气通过GGH的净烟气侧升温至约81℃流经净烟道后排入烟囱。该过程的完成,GGH在其发挥了三个方面的作用：
① 降低了烟气对吸收塔的热冲击,减少了吸收塔的蒸发量
GGH的使用，使得进入吸收塔的原烟气温度下降38℃左右，这对于使用非金属材料作为吸收塔防腐内衬而言,烟温下降，对耐温能力有限的玻璃鳞片或橡胶衬层起到了较好的保护作用.与此同时，对广西来宾电厂来说，由于GGH的设置，使得进塔烟温下降,降低了水份的蒸发，水耗下降.
② 排烟温度升高增强了烟气的扩散能力
由于GGH使得湿法脱硫后的净烟气温度上升34℃左右，排入烟囱的烟气密度降低，烟气与空气的密度差增大，烟气抬升能力增强。烟气的有效抬升,增大了烟气中水蒸气、二氧化碳和氮氧化物的扩散空间，减轻了烟气对地面污染.
③ 降低了烟羽的可见度，避免了液滴洒落
发电厂排放的烟气的可见度主要受飞灰颗粒物、液滴和酸雾影响。由于GGH的换热作用，出塔的饱和烟气通过升温后，回到了水蒸汽不饱和状态,透明度上升，从烟囱排出的烟气可见度降低，烟囱出口上方出现白烟的情况大大改善。由于烟气的扩散能力增强，带来液滴洒落的情况大为减轻.
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