石灰石—石膏湿法烟气脱硫氧化空气管窥

【摘要】目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。经过多年的研究，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺已经初步形成。强制氧化、自然氧化、抑制氧化是石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化工艺的三种方法。其中，强制氧化是目前各国最常采用的工艺，由于受吸收塔浆液密度、深度、温度、PH值、氧化率及空气压力、氧化空气设计形式等各方面的影响，使得运行要求和总效果也不尽相同。

【关键词】石灰石-石膏湿法烟气脱硫；氧化空气；火电厂

1、前言

目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。其中二氧化硫吸收系统是石灰石-石膏湿法烟气脱硫的核心部分，而空气氧化系统则是二氧化硫吸收系统中的重要组成部分。许多学者关注着石灰石-石膏湿法烟气脱硫中氧化过程，致力于解决工程中的结垢问题。但这些研究只停留在微观形式上，不能满足宏观上对具体氧化反应要求。

2、强制氧化

目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。随着科技的发展，常规的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术已经趋于成熟；石灰石-石膏湿法烟气脱硫的化学过程已经得到进一步的提高，虽然目前仍对烟气脱硫的化学过程仍不太了解。但吸收塔的理论已经更新到了液滴表面。

2.1影响氧化的因素

火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。其中二氧化硫吸收系统是石灰石-石膏湿法烟气脱硫的核心部分，而空气氧化系统则是二氧化硫吸收系统中的重要组成部分。而在空气氧化系统中常用的氧化方式为氧化空气管网、搅拌器加氧化空气喷枪组合式，氧化空气管网又称为固定式空气喷射器。搅拌器加氧化空气喷枪组合式简称为氧化空气喷枪技术。强制氧化、自然氧化、抑制氧化是石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化工艺的三种方法。其中，强制氧化是目前各国最常采用的工艺，由于受吸收塔浆液密度、深度、温度、PH值、氧化率及空气压力、氧化空气设计形式等各方面的影响，使得运行要求和总效果也不尽相同。

2.2自然氧化的影响

自然氧化是原烟气中的氧将脱除的二氧化硫氧化。原烟气中氧气的浓度越高、含量越大，自然氧化的份额越高、概率也越大。强制氧化的空气量越小，代表着自然氧化率越高。

2.3浆液的影响

浆液的密度、深度、温度、粘度都对强制氧化有深刻的影响。

（1）浆液中的溶解固体、杂质等决定了浆液的密度。其中溶解的物质不同，对氧化的作用也不同，可能抑制，也可能催化。而溶液中的杂质则会促进细小气泡的生成，破坏大气泡的产生，这样有利于传质；但如果杂质聚集在气液界面，阻碍大气泡的扩散和流通，就不利于传质。（2）浆液越深，氧化空气气泡上升时间越长，则氧气的溶解量、利用率也随之升高，但氧气风机的电耗也会增加。所以，浆液深度一般为5m-7m。（3）氧化反应的速率、氧气的溶解与扩散都会受到温度的影响。温度升高，氧气的扩散性会增加，但其溶解性会降低。（4）浆液的粘度对气泡的稳定、上升速度、分子扩散有深刻的影响。而由于气泡直径对传质的影响，使可利用的界面表面区域也受到影响。

2.4PH值的影响

PH值的提高，可以促进二氧化硫的吸收，但会降低氧化率。氧化风机自身能量影响着管网型氧化空气的扩散，而非喷射点搅拌器的能量；而喷枪型氧化空气的扩散则恰好相反，它受喷射点搅拌器的能量影响，而非氧化风机自身能量。

2.5氧化风机选型

氧化风机主要用来提供氧化空气，一般根据风量确定风机型号。氧化风机一般按两运一备或一运一备设计。

3、强制氧化空气供给技术研究

氧化空气系统供给有塔内、塔外两种形式。塔内的是氧化空气供给模式，塔外是氧化空气管道和氧化风机。氧化空气供给技术是多种多样的。

3.1吸收塔浆液悬浮技术

浆液悬浮技术包括机械搅拌技术和脉冲悬浮技术两方面。其主要作用是防止浆液沉积在塔底结垢，传播扩散氧化空气，充分氧化亚硫酸钙或重亚硫酸钙。机械搅拌技术可以与空气氧化系统中的氧化方式为氧化空气管网、搅拌器加氧化空气喷枪组合式分别进行配套使用和设计。而脉冲悬浮技术仅可以与氧化空气管网技术配套使用和设计。

3.2氧化空气管网技术

氧化空气管网技术是浆液空气氧化的技术之一，它可以与机械搅拌技术和脉冲悬浮技术分别进行配套使用和设计，也可以单独设置。管网是在吸收塔断面分布等距离开孔的多根管子组成，它们可以往浆液内喷空气。而氧化空气管网的好坏直接关系着传质的效果。氧化空气管网技术的特点：（1）均匀分布氧化空气，形成细小的气泡。（2）较小的氧化空气孔，容易受到堵塞（3）结构复杂，分布在整个吸收塔断面，成本较高（4）氧气利用率较低。

3.3氧化空气喷枪技术

氧化空气喷枪经常与搅拌器配套使用，而氧化空气喷枪适用于液位较低的吸收塔，降低了对浸没深度的依赖。氧化空气喷枪技术的特点：（1）氧化空气喷枪管径较大，关口不易堵塞。（2）氧化空气喷枪结构简单，成本较低。（3）氧气利用率较高。

4、氧化空气对脱硫的影响

氧化空气对脱硫的影响，主要在脱硫效率和石膏品质两方面上体现。如果氧化空气管断裂，就会破坏浆液中的氧化反应，减少氧化空气的利用率。使得亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的浓度增大，石膏浓度减小，进而石膏品质下降，具体表现为石膏内含水量和亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的含量增大。这是因为亚硫酸钙或亚硫酸氢钙无法氧化大颗粒的石膏晶体，而脱水机脱水时小颗粒的亚硫酸钙或亚硫酸氢钙容易阻塞滤布，使石膏内含水量增加。

5、结论

火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。强制氧化、自然氧化、抑制氧化是石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化工艺的三种方法。强制氧化是目前各国最常采用的工艺。由于受吸收塔浆液密度、深度、温度、PH值、氧化率及空气压力、氧化空气设计形式等各方面的影响，使得运行要求和总效果也不尽相同。自然氧化是原烟气中的氧将脱除的二氧化硫氧化。原烟气中氧气的浓度越高、含量越大，自然氧化的份额越高、概率也越大。强制氧化的空气量越小，代表着自然氧化率越高。氧化空气的不均匀分配或氧化空气管断裂会使氧化空气的利用率降低，导致脱硫效率和石膏品质的降低，具体表现为石膏内含水量和亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的含量增大。

参考文献

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