烟气脱硫中PH值对脱硫过程的影响-北极星大气网

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摘要：湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统(即FGD系统)目前在国内外燃煤电站FGD系统中占绝对优势。FGD的目的是用化学方法除去烟气中的二氧化硫而使烟气得以净化。pH值作为石膏浆液酸碱度的度量，是脱硫工序中一项重要的技术参数，同时可作为一项与化学反应相关的环境指标。石灰石利用率、脱硫效率和石膏浆液品质等与pH值的控制密切相关。通常我们通过控制石灰石(CaCO3)掺加量来控制pH值，要提高pH值，可增加石灰石添加量，反之则减量。运行中，必须维持pH值的稳定性。pH值升高会提高系统碱度和脱硫效率，但石灰石利用率会相应降低，并加速垢的生成，最终影响石膏品质。降低pH值会提高系统酸度，同时提高石灰石利用率，并加速石膏晶体析出，但会加速系统腐蚀，造成系统运行不稳定，脱硫效率也会大大降低。因此，浆液pH值的控制应在达到要求脱硫率的前提下谋求最佳值。一般控制pH在5.0-5.8为最佳范围。

关键词： FGD;石灰石(CaCO3);pH值

0 引言

湿法脱硫工艺主要采用石灰石作为脱硫吸收剂，CaCO3经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气逆流接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生化学反应，二氧化硫从烟气中去除，反应产物被鼓入的空气氧化，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，经烟囱排放。根据双膜理论，该工艺分下列步骤进行：

①SO2在气流中的扩散;

②扩散通过气膜;

③SO2被吸收，由气态转入液态，生成水合物：

SO2(g)→SO2(L);

SO2+H2O→2H+SO32-;

④SO2的水合物和离子在液膜中扩散;

⑤石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相：

CaCO3(S)→CaCO3(L);

CaCO3+H+→ Ca2++HCO-3; ⑥中和：HCO-3+H+→CO2(g)+H2O;

⑦氧化：SO32-+1/2O2→SO42-;

⑧结晶分离：

CaSO3+1/2 H2O→CaSO3˙1/2H2O;

CaSO4+2H2O→CaSO4˙2H2O。

1 pH值对吸收效率的影响

从反应方程来看，pH处于高值时浆液中石灰石浓度大，二氧化硫的吸收效速率更快[3]。实践操作中，应该使pH值维持在一个较高的水平，以提高SO2的吸收效率。通常可通过添加石灰石浆液来调节吸收pH值，但要把握一个度，并非pH值越高越好。浆液的pH值高，SO2会更快吸收，而浆液的pH值低，则可促进钙离子析出。另外，适当调高吸收塔浆液的pH值，有助于提高脱硫效率。这是因为，浆液pH值高，说明浆液中石灰石浓度大，有利于快速脱硫;当pH超过5.8，浆液中氢离子减少，会阻碍Ca+析出，以致脱硫效率不升反降;当pH值为5.9时，浆液中所含CaCO3浓度达到2.98%，CaSO4˙2H2O的浓度也低于90%。由此可见，此时SO2和吸收剂并未充分反应，使得石灰石利用率低下，由此得到的石膏纯度也达不到要求。pH处于低值时，碳酸钙含量减少，当pH值下降到4.5时几乎不能再吸收二氧化硫。因此浆液中pH值的控制相当重要，过高或过低都不可取。通常，浆液的pH值宜控制在5.0～5.8，能使脱硫反应的Ca/S保持在1.02左右，这种脱硫效率较为理想。

2 pH值控制与结垢

脱硫终产物亚硫酸盐和硫酸盐在水中的溶解度较小，吸收塔内的悬浮液无法将全部终产物吸收时，无法吸收的终产物就会沉积成晶体。当相对饱和浓度达到一定值，由终产物沉积而成的晶体便会在悬浮液中已有的石膏晶体表面生长;饱和度达到更高值时生成晶核，同时，晶体也会在其它物体表面生长，使吸收塔内壁结垢。

pH值是能够对溶质溶解度产生影响的一个主要因素。若吸收液的pH值剧烈变动，当pH处于低值，会降低硫酸盐的溶解度，同时使亚硫酸盐的溶解度急剧上升，在这一过程中会生成大量石膏，并且最终形成硬垢;当pH处于高值，会降低亚硫酸盐溶解度，同时析出亚硫酸盐形成软垢。

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