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),CaSO4·2H2O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(CaSO4·2H2O)飽和度(RSRyp)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。
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