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力来说很小

,

故溶解阻力成为反应的控制阻力

,

着反应的进行

,

气膜阻力逐渐增大

,

同时

SO

2

(g)

解阻力由于

Ca (OH)

2

吸附的水分逐渐蒸发也呈递

增趋势

,

液相溶解阻力仍是整个反应的控制阻

力 。在实际的反应过程中

,

当烟气中

SO

2

浓度较低

暴露时间足够长时

,

浆滴中已经电离出来的

Ca

2 +

可以完成吸收过程

;

而当

SO

2

浓度较高时

, Ca

2 +

Ca (OH)

2

颗粒上的溶出速率低于

Ca

2 +

和亚硫酸根

的扩散和反应速率

,

并且生成物

CaSO

4

的摩尔分

子体积为

52. 16 mL/ mol ,

大于

Ca (OH)

2

的摩尔分

子体积

33. 04 mL/ mol ,

容易造成反应通道的堵塞

,

导致吸收速率下降 。半干法烟气脱硫涉及气液固
三相

,

一般经以下反应过程

:

CaO( S) + H

2

O

Ca (OH)

2

(aq)

( 1)

SO

2

( g) + H

2

O(l)

H

2

SO

3

(l)

( 2)

Ca (OH)

2

(aq) + SO

2

CaSO

3

( s) + H

2

O(l)

( 3)

Ca (OH)

2

( s) + SO

2

(g)

CaSO

3

( s) + H

2

O(l) ( 4)

CaO( s) + H

2

SO

3

( 1)

CaSO

3

( s) + H

2

O

( 5)

Ca (OH)

2

( s) + H

2

SO

3

(l)

CaSO

3

( s) + 2H

2

O ( 6)

CaO( s) + SO

2

(g)

CaSO

3

( s)

( 7)

CaSO

3

( s) + 1/ 2O

2

CaSO

4

( s)

( 8)

SO

2

60

℃时溶解度为

0. 0 839

×

10

- 6

mmHg ,

而且式

( 2)

50

℃时的反应平衡常数为

0. 532 ,

H

2

SO

3

较少

,

因此

,

( 5)

( 6)

可以忽略 。式

( 4)

( 7)

描述的是干燥吸收剂脱硫反应

,

实验结果

[3 ]

表明

,

在较低的脱硫温度下

( < 200

) ,

即使经过

蒸汽活化的吸收剂

,

在气固反应条件下

,

转化率也

很低 。因此

,

半干法烟气脱硫反应

,

主要反应为式

( 1)

( 3)

( 8)

[4 ]

2

半干法烟气脱硫的主要影响因素

2. 1

钙硫比

钙硫比是影响半干法烟气脱硫的主要因素之

,

随着钙硫比的增加

,

脱硫效率提高 。

Ca/ S

1

, CaO

的喷入量起控制作用

,

随着吸收剂的

增加

,

所脱除的

SO

2

量几乎成正比增加

;

Ca/ S

大于

1

,

CaO

的增加

,

由于进料率 、

固气比 、

度 、反应生成物浓度对脱硫率的综合影响导致脱
硫效率的增加趋缓

,

最后趋于恒定 。一般地

,

脱硫

效率高于

60 %

,

要求

Ca/ S

不能低于

2

。利用再

循环灰渣中的钙镁铁等金属盐

,

钙硫比小于

1

,

脱硫效率可保持在

80 %

以上 。

2. 2

吸收塔出口烟温

吸收塔出口烟温也是影响脱硫效率的重要因

, SO

2

CaO

的反应为放热反应

,

温度升高对反

应不利

,

因此一方面要求有足够低的温度

,

满足脱

硫化学反应的需要

,

另一方面又要保证高于露点

,

防止设备和烟道的腐蚀与湿壁现象的发生 。张凡

[5 ]

研究发现

,

温距从

18 K

降到

11 K,

脱硫效率

增加

30 % ,

温距越低

,

脱硫效率越高 。但温距降到

11 K

以下

,

塔中各点的温度维持在露点以上很困

难 。

2. 3

烟气含湿量

由于

Ca (OH)

2

SO

2

的反应为离子化反应

,

根据钱枫

[6 ]

等的研究

,

维持反应的潮湿气氛

,

保持

一定的相对湿度对脱硫效率的提高有决定的意
义 。在低温干燥的条件下

,SO

2

在钙基物质表面的

吸附很难发生

,

当存在吸附水

(

或蒸汽

)

,

一方面

吸收剂颗粒吸收烟气中的水蒸气消化

,

并且在其

表面形成一层水分子膜

,

膜的厚度与烟气含湿量

有着直接的关系 。

含湿量越大分子膜越厚

,

反之则

变薄 。另一方面吸附水

(

或蒸汽

)

通过与

SO

2

结合

成中间产物

,

改变了

SO

2

在吸着剂表面的吸附性

,

增加了

SO

2

的吸附量

,

从而提高了反应速率 。

水起着类似于催化剂在表面反应中的活性点作
用 。

2. 4

脱硫灰的循环利用

纯超细脱硫剂粉末

,

可以提高脱硫效率

,

但对

于设备操作维护不利 。

相同条件下

,

脱硫灰循环利

用比纯脱硫剂的脱硫效率高

,

这是因为在脱硫反

应过程中

,

在吸附剂表面生成

CaSO

4

,

致密的产物

层阻碍了脱硫反应的进行 。脱硫灰的循环利用就

是利用这部分未反应的钙基参与脱硫反应

,

大大

提高了脱硫效率

,

而且操作方便 。

当脱硫灰循环利

用比例是

2( 1

份脱硫剂

, 2

份脱硫灰

) ,

脱硫效率

可达

80 %

[7 ]

以上

,

相当于

Ca/ S

1. 7

3

成熟的半干法技术

3. 1

旋转喷雾干燥法

旋转喷雾干燥法是

20

世纪

70

年代中 、末期

发展起来的

,

是美国

JOY

公司和丹麦

NIRO

公司

联合研制出的新工艺

,

具有经济效益好

,

操作简便

等优点 。自

1978

年北美安装了第一套工业装置以

,

发展迅猛

,

已有

12

个国家采用

,

其市场占有率

张 凡等 半干法钙基烟气脱硫技术

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