石灰石浆液浓度,第二扩散定律

我国发电机组普遍存在煤种不稳定、机组参与调峰等本国国情,因此在国外机组上应用情况良好的湿法脱硫工艺在国内应用过程中出现了投运率不足及脱硫性能不达标等问题。 由于石灰石-石膏湿法脱硫工艺涉及到的传质及化学反应机理十分复杂,尤其是吸收段碱性液滴与二氧化硫间的气液传质机理、塔内二氧化硫浓度场的分布、脱硫过程中亚硫酸盐的氧化及硫酸盐结晶等直接关系到系统运行的稳定性和脱硫性能,有必要对此加以深入研究。 本文通过深入分析石灰石浆液吸收二氧化硫过程中的物理及化学反应过程,建立了石灰石-石膏湿法吸收二氧化硫模型,通过对模型求解得出了化学反应对二氧化硫吸收的增强影响。

浆液浓度

结果表明,二氧化硫吸收化学反应增强因子随着石灰石浆液pH值的升高而增大,随着二氧化硫传质驱动力的增大呈对数关系衰减。 基于模型计算结果进行了石灰石-石膏湿法二氧化硫吸收过程的数值模拟,并结合实验对数值模拟结果进行了验证,得出了进口二氧化硫浓度、烟速和喷淋量对塔内二氧化硫浓度场分布和脱硫效率的影响,研究结果可为实际喷淋塔优化设计提供指导。 采用数值模拟和粒子成像技术(PIV)研究了氧气在液相中的动态传质过程。 结果表明,在相同搅拌速度下,圆盘涡轮式搅拌器产生的湍流动能分布范围要大于桨式搅拌器产生的湍流动能,而且湍流动能分布更均匀,湍流强度更大,圆盘涡轮式搅拌器更有助于氧气的传质。 研究了亚硫酸盐的氧化反应涉及到气液界面的动力学性质,给出了亚硫酸盐氧化反应动力学特性和传质机理。 分析了亚硫酸钙由固相到液相的溶解、氧从气相到液相的扩散、液相中的化学反应对亚硫酸根氧化速率的影响,并对亚硫酸根氧化速率控制步骤进行了推断。 采用铁锰金属离子作为添加剂,通过改变pH值、浆液浓度、空气流量、温度等参数,研究了石灰石-石膏湿法脱硫工艺条件对亚硫酸盐氧化速率的影响,得出了氧化速率与工艺条件的关系。 结果表明在一定的pH值和亚硫酸根的浓度条件下,铁锰金属离子的存在可提高亚硫酸根氧化速率达到10-30倍。 研究了石灰石-石膏湿法脱硫结晶过程对二水硫酸钙晶体的诱导时间、结晶速率、晶体尺寸分布以及形态的影响,为进一步量化金属离子对石膏晶体脱水性能的影响,开发了对SEM电镜照片的边缘检测程序。 在结合离子活度的基础上,给出了湿法脱硫条件下金属离子对固相石膏晶体表面能及结晶速率的影响,实验结果表明金属离子的存在提高了结晶的诱导时间,抑制了晶体在特定方向的增长。 同时金属离子对不同结晶面的生长速率影响各不相同,从而使固相石膏晶体由板状结构变为针状结构。 石灰石 石膏湿法脱硫工艺其技术成熟、脱硫效率的高、吸收剂分布广且易得而被广泛应用。 但是，由于石灰石 石膏湿法脱硫效率的影响因素诸多，且这些因素又互相关联。 其中，吸收塔浆液中的Cl-含量高不仅会增加浆液的腐蚀性、影响石膏品质与材料选择，而且影响石灰石的溶解度，最终影响脱硫效率。

石灰石浆液扩散

本文以某热电厂2X300MW机组烟气脱硫工程实际运行情况为例，分析该吸收塔浆液中的Cl-来源及危害，并提出相关的防治对策，为脱硫系统的运行提供可靠的理论支持。 一、氯离子的由来 石灰石 石膏湿法脱硫系统氯化物来源于脱硫吸收剂、补充水及煤。 脱硫吸收剂石灰石中的氯离子含量一般为0.01%左右，脱硫工艺水中氯离子的含量为10 150mg/L,而FGD系统中大多数的氯来源于烟气中的氯化氢，主要是煤种的含氯量高引起的。

我国煤中的氯含量一般在0.1%左右，少数煤中氯含量为0.2% 0.35%，某些高灰分煤的氯含量可达0.4%。

氯在煤中主要以无机物形态存在，如氯化钙、氯化钾、氯化镁等。 二、氯离子对脱硫系统的危害1.强烈的腐蚀性 氯离子对不锈钢的腐蚀主要有两方面：一是破坏钝化膜；二是降低PH值。

在PH值偏低的环境下，不锈钢对Cl-将会更加敏感，其常见的腐蚀类型为点蚀。

石灰石浆液扩散

另外Cl-又是引起金属孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和选择性腐蚀的主要原因。

当Cl-含量达2%时，大多数不锈钢已不能使用，要选用氯丁基橡胶、玻璃鳞片衬里或其他耐腐蚀材料。 综上所述，浆液氯离子含量高带来的一个问题是对于浆液接触的罐体、管道和设备的腐蚀，必须采用更高级的防腐材料和设备，这增加了投资。 2.抑制塔内的化学反应 在湿法脱硫系统浆液中，氯化物大多以氯化钙的形式存在。 钙离子浓度的增大，在同离子效应的作用下，将抑制石灰石的溶解，降低液相的碱度，从而影响到吸收塔内的化学反应，降低了SO2的去除率。

氯离子的扩散系数较大，具有排斥HSO3或SO3的作用，影响SO2的物理吸收和化学吸收，抑制脱硫反应的顺利进行，导致脱硫效率下降。 另外，随着吸收塔浆液Cl-含量的增加，浆液性质可能会改变，塔内浆液会产生大量的气泡，造成吸收塔溢流，甚至导致浆液进入原烟道。 3.影响石膏品质 吸收塔浆液中氯化物浓度升高，会引起石膏中剩余的脱硫剂量增大，还会是副作用石膏中的氯离子含量增加氯离子含量达到一定值时，需要大量的冲洗水，这无法保证石膏品质。 当氯离子含量过高时，将会对石膏含水率产生不利影响，使石膏脱水性能急剧下降。 石膏用作水泥缓凝剂时，对石膏中的氯含量有严格的要求，一般要求小于0.1%。

因此，氯化物含量高时需附加除氯的措施，使后续处理工艺复杂，费用增加。 4.增加用电 氯离子具有较强的配位能力，在高浓度下会迅速与烟尘中的Al、Fe和Zn等金属离子配位形成络合物。 这些络合物将Ca或CaCO3颗粒包裹起来使其化学活性严重降低，浆液的利用率下降，最终导致吸收塔浆液在 的CaCO3过剩，但PH值却无法上升，脱硫效率低。

要想达到预想的脱硫效率得增加溶液和溶质，这样使得浆液循环系统电耗增加。

三、氯离子的控制措施 以上分析表明，虽然氯在煤、水及脱硫剂中的含量极低，但对湿法脱硫来说是一个关键因素。 浆液中氯离子过高时，最有效的办法是加大脱硫废水的排放，但是要降低废水中的氯离子也是非常困难的，投资和运行费用都很高。 四、总结1.脱硫系统中石膏脱水处理和废水处理系统工艺过程和参数的选择，很大程度上取决于吸收塔浆液中氯化物的含量和副产物石膏的去向。 2.脱硫系统运行过程中吸收塔浆液氯化物浓度的控制可按煤中氯含量确定，对于低硫煤，可控制吸收塔浆液中氯化物浓度为2%；对于高硫煤，可选择浓度3% 3.5%。 3.石灰石 石膏湿法烟气脱硫运行参数：吸收塔浆液密度在1070 1150kg/ m3，浆液PH值为5.4 5.8之间。 实 践证明该热电厂2X300MW机组烟气脱硫工程经运行优化后，脱硫效率达到95%以上，确保系统高效、稳定地运行。

阐述了这种方法的化学基础和过程动力学,研究了影响烟气脱硫率的主要因素,并讨论了提高脱硫效率和降低成本的几个主要途径。