脱硫塔是对烟气进行脱硫处理的容器，因主要是靠化学吸收反应完成硫化中和反应，所以又叫吸收塔。
湿法烟气脱硫是成熟且具有较好发展前景的工艺,其中关键是对脱硫塔的选择及通过各项参数的控制达到良好的脱硫效率。通过对脱硫塔酸碱度(PH)、气液比(L/G)、流场特性、结垢等各种性能进行分析研究,对脱硫塔的选择和实际运行具有一定的指导意义。
湿法脱硫的工艺原理
湿法脱硫工艺的整个过程包括冷却、吸收、再热、石膏回收、原料调制等工序。烟气中的二氧化硫气体在脱硫塔内与碳酸钙吸收液进行气液接触。
脱硫塔的特性
1.1 酸碱度(pH)
由于吸收过程是一个酸碱中和反应,因此脱硫塔的pH值对塔的脱硫性能有很大影响,pH值低,脱硫性能下降,反过来pH值高脱硫性能上升,但未反应的石灰石也随之而增大,这样不仅会引起石灰石附着结垢,同时未反应的碳酸钙和亚硫酸钙残留在浆液中,使石膏的品质下降。因此需要维持pH值在*佳状态下运行。通过试验得到脱硫效率和石灰石过剩率同pH值的变化范围见图1、图2。
从图1中可以看到pH值小于4.0时脱硫效率较低,在70%左右,当pH值增加,脱硫率也随之增加,pH值大于6.0,可达80%以上,pH值再增加,脱硫率增加不很明显,但由图2可看到pH值大于6.0后,石灰石过剩率明显增加,因此本试验中pH值*佳范围选为4.06.0之间。
1.2 气液比
气液比就是洗涤液的量与烟气量之比,用“L/G”(液/气)表示。L表示循环洗涤液的量,G表示水汽饱和状态下的烟气量。它决定反应物浓度的大小,也是影响脱硫效率的一个重要参数,通过脱硫塔L/G变化试验,得到不同汽液比的脱硫率如表1。试验条件:pH为5.6。
1.3 流场特性
脱硫塔的流场分布情况也是影响脱硫效率以及导致脱硫塔结垢的一个重要因素。尤其对于喷淋塔,由于喷淋对脱硫塔的流场分布产生很大的影响,因此在设计时需要对其流场做一些模拟试验和模拟计算进行脱硫塔流场的分析,使其流场均匀分布,且有较好的充满度,同时要防止偏流的发生。图3是对一简易脱硫塔进行的数值模拟流速分布中心轴面和水平截面图[1,2],从图中可以看到,它的流场气流分布均匀,且在塔中心充分混合后反应生成物能迅速落入浆池。
1.4 结垢
由于湿式脱硫塔内有化学反应发生,因而结垢和堵塞是影响其效率及寿命的一个大问题。它生成的垢主要分为物理性垢和化学性垢,物理性垢是吸收液附着在设备上脱水干燥后形成的晶体,一般为软性的。化学性垢则是在吸收液吸收了SO2后,在局部形成过饱和状态,从而析出的固化物质，属于硬质垢。为了防止结垢,在设计时,从物理方面考虑,要尽可能采用垢难以附着的简单塔结构,选择*佳烟气流速使流场分布均匀。在化学方面则需要对应负荷变动,选择适当的吸收液循环量控制pH值在较好的范围内。
4 结论
脱硫塔具有以下特性:
①属于低温、低压且时间常数大的设备;
②吸收液的pH值及浓度影响脱硫效率;
③是处理腐蚀性很强的流体的设备,因而塔内易发生结垢、堵塞和腐蚀。因此,在选择脱硫塔时应全面考虑,不仅要有较高的脱硫效率,石灰石的过剩率也不能太高,否则会结垢严重,影响塔的使用寿命。
在设计时应注意:
①采用垢难以附着的、液体滞留少的简单塔结构;
②通过试验调试控制吸收反应的pH值范围和吸收液的汽液比,在提高脱硫率的同时减少石灰石的过剩率；
③通过数值模拟对脱硫塔流场分析,选择*佳烟气流速,进行吸收液的*佳分配,使吸收液能均匀分布,防止偏流发生,从而提高脱硫效率,减少结垢发生。
湿法烟气脱硫——石灰石脱硫工艺图
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