影响湿法烟气脱硫效率的因素分析
摘要：通过对湿法烟气脱硫工艺过程的分析和系统调试结果，总结出原烟气
中氧量、粉尘、温度等参数的变化和工艺过程控制、设备运行方式的改变对烟气脱硫效率的影响规律，对运行实践有一定的指导意义。
关键词：烟气脱硫；二氧化硫；脱硫率；影响因素
1前言
湿式石灰石－石膏烟气脱硫（以下简称FGD）是目前世界上技术最成熟、实用业绩最多、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率在90％以上，副产品石膏可回收利用。杭州半山发电有限公司采用德国斯泰米勒公司石灰石－石膏湿法工艺，处理4、5号炉2×125 MW机组的全部燃煤烟气，最大处理烟气量1．0×106m3／h（湿），脱硫率在95％以上，FGD出口SO
2
排放浓度＜180 mg／m3，作为烟气脱硫的副产品石膏，其纯度＞90％，含水率＜10％。
湿法烟气脱硫工艺涉及到一系列的化学和物理过程，脱硫效率取决于多种因素。在原料方面，工艺水品质、石灰石粉的纯度和颗粒细度等直接影响脱硫化学反应活性；在工艺控制方面，石灰石粉的制浆浓度、石膏旋流站排出的废水流量设定等都与脱硫率有关，而FGD关键设备的运行和控制方式将决定脱硫效果和终
产物石膏的品质；机组原烟气参数如温度、SO
2
浓度、氧量、粉尘浓度等也不同程度地影响脱硫反应进程。本文旨在探讨原烟气与脱硫剂的接触反应时间、原烟气参数的变动、吸收塔浆液pH值、石膏浆液密度等因素对烟气脱硫效率的影响规律，为优化系统运行、提高脱硫效率提供参考。
2湿法脱硫工艺过程分析
FGD包括增压风机、气－气加热器、吸收塔、石灰石制浆系统、石膏脱水系统和废水处理等部分，其中吸收塔是烟气脱硫反应的关键部分，见图1所示。湿法烟气脱硫工艺的主要原理是以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔（洗涤塔）内
对含有SO
2的烟气进行喷淋洗涤，使SO
2
与浆液中的碱性物质发生化学反应生成
CaSO
3和CaSO
4
而将SO
2
去除，其化学反应如下：
气相部分：SO
2＋H
2
O＋1／2O
2
→H
2
SO
4
液相部分：H
2SO
4
＋CaCO
3
＋H
2
O→CaSO
4
·2H
2
O ＋CO
2
↑
吸收塔由两层搅拌器（上、下各3台）、浆液喷淋盘（4层，交错排列）、两级除雾器组成，在添加新鲜石灰石浆液的情况下，石灰石、石膏和水的混合物通过4台循环泵至喷淋盘，浆液经喷嘴雾化成雾滴，从上部向下喷洒。烟气分别从4、5号炉烟道引出，经增压风机至气－气加热器，烟温从135℃降至100℃左右，然
后进入吸收塔下部，在塔内上升过程中与雾滴充分接触，大部分SO
2、SO
3
、HCl
等从烟气中去除，反应后的净烟气通过除雾器，以除去夹带的液滴，然后进入气－气加热器被加热后排至烟囱。
在吸收塔内，通过氧化风机将空气引入到浆液中，再经搅拌器搅拌使氧充分
注入浆液，这样既保证了被吸收的SO
2与浆液反应后生成的HSO
3
－完全氧化成SO
4
2
－，又减少了浆液发生结垢的可能性，使石膏CaSO
4·2H
2
O结晶析出，在吸收塔内
停留一定时间后，通过石膏外排泵送至石膏旋流站。经旋流器分离的高浓度石膏浆液进入真空皮带机脱水形成水分少于10％的石膏，低浓度的旋流溢流液则返回至吸收塔继续反应或进入废水处理系统。
从湿法烟气脱硫工艺过程和化学反应历程不难发现，提高烟气与混合浆液的接触反应时间、增加浆液循环量、增加氧量、控制吸收塔浆液合理的pH值等措施都将有利于SO
2
的吸收、脱硫率的提高和石膏的形成。
3影响脱硫率的因素分析
湿法烟气脱硫效率与原烟气参数和设备运行方式等有直接关系，而且许多因素是共同作用的。半山发电厂4、5号机组燃煤平均含硫率为0．8％，进入吸收塔
的烟气中SO
2浓度在1500 mg／m3（干）左右，由于煤种的变换，实际运行中SO
2
进口浓度在900 mg／m3～3500 mg／m3之间波动，脱硫率也不十分稳定，当原烟气中SO
2
突然升高时，脱硫率会有所下降，但若能有效地控制设备运行方式，就能保证FGD有较高而稳定的脱硫率。表1收集了在FGD整套启动调试和试运行期间，比较典型的各种工况下的运行参数，从中可以发现吸收塔浆液pH变化、循环泵运行方式、氧化风机投运台数等对脱硫率的影响规律。
3．1烟气与脱硫剂接触时间
烟气自气－气加热器进入吸收塔后，自下而上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应，接触时间越长，反应进行得越完全。每层喷淋盘对应一台循环泵，排列顺序为1、2、3、4号自下而上（见图1），4号循环泵对应的喷淋盘位置最高，与烟气接触洗涤的时间最长，因此投运4号循环泵有利于烟气和脱硫剂充分反应，相应的脱硫率也高。从表1实际运行的情况可以发现，在处理1台机组烟气时，不论运行哪3台循环泵都能保持很高的脱硫率，而运行2台循环泵时如果开启4号循环泵，则脱硫率可比运行其它循环泵时的脱硫率高出1～2％，效果显著；处理2台机组烟气时，2、3、4循环泵联合运行时的脱硫率要比1、2、3号泵联合运行时高出3％以上，可见，4号循环泵的投运对提高脱硫率效果显著，3号循环泵的影响次之，2号、1号依次减弱，也就是说，烟气与脱硫剂的接触时间越长，脱硫率越高。另外，新鲜的石灰石浆液是通过3号或4号循环管注入的，所以3、4号循环泵的投运与否将直接影响脱硫率。
3．2浆液循环量
