当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第八章 硫氧化物控制技术 > 8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术 > Video
同学们好
低浓度的二氧化硫烟气往往采用烟气脱硫技术进行净化
这一讲我们就介绍常用的石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
石灰石/石灰湿法烟气脱硫
是采用石灰石或者石灰浆液脱除烟气中二氧化硫的方法
它的脱硫过程是一个典型的化学吸收过程
气相中二氧化硫首先溶解于水，并在水中发生解离反应
生成氢离子、亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子
石灰系统采用氧化钙作为脱硫剂
氧化钙首先进行水合反应生成氢氧化钙
然后生成的氢氧化钙发生解离，生成钙离子和氢氧根离子
解离出来的氢氧根离子与亚硫酸解离产生的氢离子发生中和反应
可使二氧化硫的溶解和氢氧化钙的解离不断进行
解离出来的钙离子与溶液中的亚硫酸根离子以及亚硫酸氢根离子
结合生成亚硫酸钙
一般在脱硫塔底部设浆液的循环池
并通入空气将生成的亚硫酸钙氧化为硫酸钙
石灰石系统则采用碳酸钙作为脱硫剂
由于碳酸钙的溶解度很低
因而要使碳酸钙解离出钙离子必须有氢离子存在
氢离子和碳酸氢根离子结合生成碳酸
进而分解成二氧化碳和水
其中生成的二氧化碳被烟气带走
解离出的钙离子与溶液中的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子
发生类似石灰系统的反应生成亚硫酸钙
在石灰石系统中，最关键的反应是钙离子的形成
钙离子的产生与氢离子浓度有关
而在石灰系统中，钙离子的产生仅与氧化钙的存在有关
因此，为了保证液相有足够的浓度
石灰石系统在运行时其pH值较石灰系统的低
这里给出了典型的石灰石/石灰法工艺流程
锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔
在吸收塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含二氧化硫的烟气
洗涤净化后的烟气经除雾和再加热后排放
石灰石浆液在吸收二氧化硫后
成为含亚硫酸钙的混合液，流入塔底的氧化槽
其中大部分的亚硫酸钙被压缩空气强制氧化成硫酸钙
再经水力旋流器分离出石膏
在这个工艺中，吸收塔是烟气脱硫的核心装置
有喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔、双回路塔等不同类型
其中喷淋塔是湿法脱硫工艺的主流塔型
这里给出的是一个逆流喷淋塔的结构示意图
在吸收塔顶部设置装有多个雾化喷嘴的喷淋层
喷嘴将石灰石或石灰浆液雾化为小液滴
提供足够接触面积，以有效脱除烟气中二氧化硫
塔顶设有除雾器
烟气中携带的细小液滴由于惯性作用撞到除雾器表面
被清洁工艺水定期冲下
我们这里这里看到的除雾器是一个折流板式除雾器
一般而言要求除雾器出口的液滴浓度要小于75毫克每立方米
吸收塔底部设有氧化槽，其功能是接收和储存石灰石
溶解石灰石，鼓风氧化亚硫酸钙，结晶生成石膏
影响石灰石/石灰法脱硫的主要工艺参数包括pH值
石灰石的粒度、液气比、钙硫比、气体流速
浆液的固体含量、气体中二氧化硫的浓度以及吸收塔的结构等
这里给出了部分因素的典型值
第一个影响因素是浆液的pH值
由于钙离子的形成机理不同
石灰石和石灰法脱硫的pH值也不同
石灰法的最佳 pH 值范围为 8-9
石灰石法的最佳 pH 值范围为 5-6
对于石灰石法，pH>6后脱硫效率不会升高
反而降低，原因是随着氢离子浓度的降低
钙离子的析出越来越困难
此外，浆液的pH值对亚硫酸钙和硫酸钙溶解度也有重要影响
pH值降低时，溶液中存在较多的亚硫酸钙
使石灰石粒子表面液膜的pH值上升
造成亚硫酸钙沉积在石灰石粒子表面
抑制化学反应的进行，同时还造成结垢和堵塞
但pH值小于4时，二氧化硫的吸收反应就不能进行了
第二个影响因素是石灰石的品质
包括石灰石的成分、粒度和活性
一般而言，石灰石中碳酸钙的含量应高于85%
且其中氧化镁、亚硫酸盐、可溶性铝等杂质应尽可能地少
石灰石的粒度越细越好
一般要求是90%的石灰石都能通过325目筛
第三个影响因素是烟气的流速
气膜阻力受到烟气流速的影响
烟气流速提高，可以增强气液传质，提高脱硫效率
但烟气流速过高时，会缩短烟气和吸收液的接触时间
吸收不完全，烟气携带液滴增多
一般而言，喷淋塔的空塔流速通常为3-5m/s
其上限是由除雾器性能决定的
逆流筛板塔的烟气流速由筛板的水力特性决定
而顺流填料塔的空塔流速通常为5-7m/s
液气比和钙硫比也对脱硫效果有影响
液气比增加，可以增大二氧化硫的气液传质系数
提高吸收效率
试验表明，液气比大于5.3升每立方米以上时
SO2脱除效率可以达到90%
石灰石法的钙硫比为1.1时，二氧化硫去除率可达70%以上
目前通过技术的不断改进，脱硫率可超过90%
与石灰法的脱硫率相当
石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术有很多优点
其脱硫效率高，可达95%以上
技术成熟，设备运行可靠性高
系统可用率达98%以上
同时，单塔处理烟气量大，二氧化硫脱除量大
且对煤炭含硫量，锅炉负荷变化的适应性强
这种方法还具有比较好的经济性
使用的吸收剂石灰石资源丰富，价廉易得
且产生的脱硫副产物石膏便于综合利用
石灰石/石灰湿法烟气脱硫的主要缺点是设备容易结垢和堵塞
结垢和堵塞的原因有多种
如果是因浆液中的水分蒸发而使碳酸钙沉积或结晶析出
即湿干结垢
我们可以通过控制水分蒸发速度和蒸发量
提高液气比，并用一定压力的工艺水冲洗
来解决这个问题
实际上，脱硫塔结垢的主要原因
往往是脱硫液中硫酸钙由于局部达到过饱和
在与之接触的阀门、水泵、管道等位置沉积下来
为了避免这种结垢
要控制吸收塔中亚硫酸盐的氧化率在20%以下
早期的脱硫系统多设置脱硫循环池
在循环池中使亚硫酸盐氧化
形成的硫酸钙发生沉淀
从循环池返回吸收塔的脱硫液中
还因为含有足量的硫酸钙晶体，起到了晶种作用
因此在后续的吸收过程中
可防止固体直接沉积在吸收塔设备表面
现代的脱硫工艺通常采用一体式结构
吸收和氧化在一个吸收塔内完成
吸收了二氧化硫的浆液在脱硫塔底部通过强制通风
使95%以上的亚硫酸钙氧化成硫酸钙
在石灰石湿法脱硫过程中，二氧化硫溶解导致pH值降低
使液相传质阻力增大，抑制二氧化硫进一步溶解
另一方面，碳酸钙在 氢离子作用下溶解，消耗氢离子
有利于二氧化硫的吸收
因此二氧化硫的吸收速率受制于碳酸钙的溶解速率
从而导致石灰石法二氧化硫吸收慢、去除率低
为了克服石灰石湿法脱硫吸收慢、易结垢的缺点
近年来还发展了一些改进工艺
比如，加入己二酸作为添加剂的方法
已二酸与碳酸钙反应产生已二酸钙，它易溶于水
当浆液吸收二氧化硫，产生的氢离子可以被已二酸钙吸收
释放出钙离子
实验表明，己二酸钙浓度>10 mmol/L时
吸收速率不受石灰石溶解速率控制
添加己二酸
可以起到抑制气液界面上由二氧化硫溶解造成的pH下降
提高脱硫率的作用
并且由于己二酸钙可溶，可减少结垢的现象
使用己二酸作为添加剂，无需修改工艺流程
可在任意位置加入己二酸，降低了工艺改进的难度
通常己二酸的消耗量小于5kg/t石灰石
对于500MW电站，每天仅消耗己二酸0.6～3.0t
就可以提高石灰石利用率
使得石灰石脱硫系统的脱硫效率从54%～70%提高到80%以上
除了己二酸，还可以用硫酸镁作为添加剂
一般采用0.3～1.0mol/L的硫酸镁溶液
硫酸镁在水中溶解生成镁离子
可与亚硫酸反应生成亚硫酸镁中性离子对
亚硫酸镁中性离子对与亚硫酸反应生成亚硫酸氢镁
再与碳酸钙反应生成亚硫酸钙，亚硫酸镁得到再生
亚硫酸钙氧化，可生成石膏
第三种添加剂是碱金属盐或碱溶液，称为双碱法
这里介绍钠碱法为例进行介绍
钠碱法脱硫主要分为吸收和再生两个工序
在吸收工序中
采用碳酸钠或氢氧化钠溶液吸收烟气中的二氧化硫
生成亚硫酸钠或亚硫酸氢钠
由于烟气中存在氧气
还会发生亚硫酸钠氧化成硫酸钠的副反应
由于硫酸钠的积累会影响吸收效率
必须不断地从系统排出硫酸钠
在再生工序中，用石灰石或石灰中和亚硫酸钠和亚硫酸氢钠
氢氧化钠得到再生，再生后的溶液继续循环使用
所得到的固体进一步氧化可制得石膏，也可以抛弃
这里给出了双碱法的典型工艺流程
含硫烟气经除尘、冷却后被送入吸收塔
塔内喷淋氢氧化钠或碳酸钠溶液进行洗涤净化
净化后的烟气排入大气
从塔底排出的吸收液被送至再生槽
加入石灰石或石灰进行再生
再生后的吸收液经固液分离后，清液返回吸收系统
而固体物质进一步加工成成石膏
双碱法的优点是对二氧化硫的吸收效率高，吸收容量大
克服了二氧化硫吸收受碳酸钙溶解度限制的缺点
并且钠盐的溶解度大，没有固体沉积和堵塞
另外，由于吸收液的再生和脱硫渣的沉淀均在吸收塔外进行
减少了塔内的结垢
它的主要缺点是系统复杂
改造比较困难，脱硫成本也比较高
今天的内容就到这里，同学们再见！
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
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-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
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