煙氣脫硫氧化劑

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煙氣脫硫氧化劑

一、技術(shù)背景

在煙氣濕法脫硫中，亞硫酸鹽的氧化是個(gè)重要的副反應(yīng)。用石灰或石灰石漿液洗滌時(shí)，CaSO_4·2H₂O在洗滌器及除霧器上的積垢成為一嚴(yán)重問(wèn)題。煙氣脫硫氧化劑作為漿液洗滌系統(tǒng)的氧化劑通過(guò)實(shí)驗(yàn)已被確認(rèn)有效。它可降低石膏的飽和度，從而減少水垢、提高石膏的脫水性能，還可提高SO₂的脫除率。消除石灰石漿液的石膏垢。

二、煙氣脫硫氧化劑的作用

石灰石漿液系統(tǒng)不加煙氣脫硫氧化劑時(shí)，操作過(guò)程中亞硫酸鹽的氧化率為17～20%，石膏飽和度達(dá)100%，出現(xiàn)石膏垢，加入煙氣脫硫氧化劑時(shí)，則整個(gè)操作過(guò)程中石膏的飽和度小于100%而無(wú)石膏垢產(chǎn)生。當(dāng)煙氣脫硫氧化劑維持較高水平時(shí)，對(duì)石灰石系統(tǒng)的石膏脫水率均有提高，而且SO₂脫除率及石灰石利用率亦可提高，如石灰石系統(tǒng)同時(shí)存在較高水平的Cl^-含量，則加入煙氣脫硫氧化劑的效果更突出。

三、煙氣脫硫氧化劑的氧化

在石灰石漿液洗滌系統(tǒng)，氧化反應(yīng)的速率與煙氣脫硫氧化劑的濃度呈復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。沒(méi)有煙氣脫硫氧化劑存在時(shí)，吸收塔中氧的吸收控制了氧化過(guò)程，燃燒高硫煤所得煙氣其漿液氧化率約為15～30%，如煙氣脫硫氧化劑濃度合適，則漿液的氧化可被完全控制，但儲(chǔ)槽及稠厚器中的氧化將受氧供給量限制。儲(chǔ)槽中氧的最低供給量就是吸收塔出口處溶液中氧的溶解量。當(dāng)煙氣含氧為10%時(shí)，其溶解量大約為0.1mM。如液面被晃動(dòng)或暴露于空氣中，則氧含量增加。在維持高煙氣脫硫氧化劑的情況下，氧化過(guò)程受動(dòng)力控制。沒(méi)有煙氣脫硫氧化劑時(shí)，氧化速率一般為10～20mM/h，有煙氣脫硫氧化劑時(shí)，則減為0.5～4 mM/h，PH值較高時(shí)煙氣脫硫氧化劑需用量較大。如石灰石漿液洗滌系統(tǒng)含有較高濃度的Cl^-時(shí)，因Ca²⁺降低了S（IV）的溶解度，煙氣脫硫氧化劑需用量減少。

四、石膏飽和度和結(jié)垢

在石灰石漿液洗滌操作中，亞硫酸鹽氧化度低于所吸收的SO₂的15～20%時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生石膏垢，因?yàn)檫@時(shí)溶液中硫酸鈣和半水硫酸鈣形成固溶體而沉淀，使硫酸鈣處于不飽和狀態(tài)。石膏（CaSO_4·2H₂O）飽和度（RS_Ryp）可由溶液的分析確定，以摩爾/立升（M）表示。

五、石膏脫水

亞硫酸鈣石膏的脫水性能隨其中硫酸鈣含量的減少而提高。亞硫酸鈣的晶體因石膏（溶解的硫酸鈣）飽和度的增加而受阻。發(fā)現(xiàn)硫酸鈣晶體能阻礙晶面的成長(zhǎng)速率，各個(gè)鏡片的厚度隨固體硫酸鈣含量的減少而增加。在維持低氧化度的操作條件下，可改善石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中石膏的脫水性能。石灰石洗滌系統(tǒng)最早證實(shí)了在有過(guò)量的煙氣脫硫氧化劑存在時(shí)，石膏中固體含量可以提高，例如他們采用2mM煙氣脫硫氧化劑，使石膏中固體含量從65%提高到85%，而當(dāng)氧化產(chǎn)物大于10^-6M³/h時(shí)，初始沉降速率從8.75px/min提高到16.25px/min。

六、SO₂的脫除和石灰的利用

在一些系統(tǒng)中，電荷平衡要求溶解的硫酸鈣和鈣之比大于1（且2（﹝Mg²⁺﹞+﹝Na⁺﹞>﹝Cl^-﹞）。這樣溶解的鈣明顯減少，石膏飽和度下降（由于加入煙氣脫硫氧化劑或其他原因），結(jié)果加快了SO₂的脫除和石灰石的溶解。在試驗(yàn)中添加了6mM的煙氣脫硫氧化劑，使溶解的鈣從22mM降到3mM.試驗(yàn)中雖加入氯化物，其石灰石系統(tǒng)溶解的鈣從25mM降到6mM.。減少鈣，提高堿性亞硫酸鈣的溶解量，可使SO₂的脫除率提高。此外，亞硫酸鈣的溶解使洗滌器內(nèi)傳質(zhì)過(guò)程中的液膜阻力下降，這種影響對(duì)石灰石-石膏濕法脫硫的系統(tǒng)尤為明顯。減少鈣離子濃度可提高石灰石的溶解度，并使貯槽中平衡液的PH值增加。

七、技術(shù)特點(diǎn)

1、煙氣脫硫氧化劑是一種亞硫酸鈣氧化的有效氧化劑。其氧化效率正比于煙氣脫硫氧化劑與亞硫酸之比值。也與石灰石漿液中的氧化產(chǎn)物、鈣的溶解度以及貯槽中SO₂的捕集量（決定于氧化產(chǎn)物）大致成比例。在含Cl^-較高的石灰石洗滌系統(tǒng)中效果最明顯。

2、在石灰石漿液洗滌系統(tǒng)，即使煙氣脫硫氧化劑的氧化產(chǎn)物低到0.3×10^-6M³/h，仍可明顯降低石膏的飽和度，從而消除了石膏垢。

3、在煙氣脫硫氧化劑含量高的石灰石洗滌系統(tǒng)，石膏脫水率得到提高。試驗(yàn)中使其氧化產(chǎn)物達(dá)10^-6M³/h，石膏中固體含量從原來(lái)的65%提高到85%，而沉降速率從8.75px/min提高到16.25px/min，試驗(yàn)當(dāng)氧化產(chǎn)物為4×10^-6M³/h時(shí)，石膏中固體含量從55%增至75%，沉降速率從0.6 cm/min提高到3 cm/min.

4、由于洗滌器中添加了煙氣脫硫氧化劑，使溶解的鈣維持適量，可提高脫硫率及石灰石利用率。吸收塔中含有少量Cl^-可提高石灰石利用率。

5、煙氣脫硫氧化劑可取代現(xiàn)有的氧化風(fēng)機(jī)氧化方式，節(jié)約廠用電，降低運(yùn)行費(fèi)用，提高石膏脫水率，減少石膏垢在脫硫塔除霧器、噴嘴及脫硫系統(tǒng)的結(jié)垢。