脫硫吸收塔圖
系統(tǒng)簡介
SO2吸收系統(tǒng)是整個(gè)脫硫裝置的核心系統(tǒng)，對煙氣除去SO2等有害成分的過程主要在這個(gè)系統(tǒng)完成。本系統(tǒng)主要是由吸收塔、漿液循環(huán)泵、除霧器、吸收塔攪拌器及氧化風(fēng)機(jī)等組成。石灰石－石膏濕法煙氣脫硫是由物理吸收和化學(xué)吸收兩個(gè)過程組成。在物理吸收過程中SO2溶解于吸收劑中，只要?dú)庀嘀斜晃諝怏w的分壓大于液相呈平衡時(shí)該氣體分壓時(shí)，吸收過程就會(huì)進(jìn)行，吸收過程取決于氣-液平衡，滿足亨利定律。由于物理吸收過程的推動(dòng)力*小，所以吸收速率較*。而化學(xué)吸收過程使被吸收的氣體組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而有效地降*了溶液表面上被吸收氣體的分壓，增加了吸收過程的推動(dòng)力，吸收速率較快。FGD反應(yīng)速率取決于四個(gè)速率控制步驟，即SO2的吸收、HSO3氧化、石灰石的溶解和石膏的**。
吸收反應(yīng)原理
物理過程原理
SO2吸收是從氣相傳遞到液相的相間傳質(zhì)過程。對于吸收機(jī)理以雙膜理論模型的應(yīng)用較廣，雙膜理論模型如圖所示。圖中p表示SO2在氣相主體中的分壓，pi表示在界面上的分壓，c和ci則分別表示SO2組分在液相主體及界面上的濃度。把吸收過程簡化為通過氣膜和液膜的分子擴(kuò)散，通過兩層膜的分子擴(kuò)散阻力就是吸收過程的總阻力。
氣體吸收質(zhì)在**時(shí)間內(nèi)通過**面積界面而被吸收劑吸收的量稱為吸收速率。根據(jù)雙膜理論，在穩(wěn)定吸收操作中，從氣相傳遞到界面吸收質(zhì)的通量等于從界面?zhèn)鬟f到液相主體吸收質(zhì)的通量。吸收傳質(zhì)速率方程一般表達(dá)式為：吸收速率=吸收推動(dòng)力×吸收系數(shù)，或者吸收速率=吸收推動(dòng)力/吸收阻力。吸收系數(shù)和吸收阻力互為倒數(shù)。3.2.2、化學(xué)過程原理
3.2.1.1、SO2、SO3和HCl的吸收：
煙氣中的SO2和SO3與漿液液滴中的水發(fā)生如下反應(yīng)：
SO2 + H2O → HSO3— + H+
SO3 + H2O → H2SO4
HCl遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成鹽酸。
3.2.1.2、與石灰石反應(yīng)
漿液水相中的石灰石首先發(fā)生溶解，吸收塔漿池中石灰石溶解過程如下：
CaCO3 + H2O → Ca2+ + HCO3— + OH—
水中石灰石的溶解是一個(gè)緩慢的過程，其過程取決于以下幾個(gè)因素：
a. 固態(tài)石灰石顆粒的顆粒尺寸。顆粒細(xì)小的石灰石粉要比顆粒粗大的石灰石粉溶解要快。
b. 石灰石的反應(yīng)率。活性石灰石的溶解率要比沒有活性的石灰石溶解率要快。
c. 吸收塔漿液的pH值。pH值**，石灰石溶解得*快。
*的pH值對酸性氣體的脫除效率有利，但是不利于石灰石的溶解。*的pH值不利于酸性氣體的脫除效率，但是有利于石灰石的溶解。
SO2、SO3、HCl等與石灰石漿液發(fā)生以下離子反應(yīng)：
Ca2+ + HCO3— + OH— + HSO3— + 2H+ → Ca2+ + HSO3— + CO2↑+2H2O
氧化反應(yīng)：2HSO3— + O2 → 2SO42— + 2H+
Ca2+ + HCO3— + OH— + SO42— + 2H+ → Ca2+ + SO42— + CO2↑+2H2O
Ca2+ + HCO3— + OH— + 2H+ + 2Cl— → Ca2+ + 2Cl— + CO2↑+ 2H2O
**顯示，吸收劑漿液的pH值控制在5.5～6.0之間， pH值為5.6時(shí)*佳，此時(shí)酸性氣體的脫除率和石灰石的溶解速度都**。吸收塔漿液池中的pH值是通過調(diào)節(jié)石灰石漿液的投放量來控制的，而加入塔內(nèi)的新制備石灰石漿液的量取決于預(yù)計(jì)的鍋爐負(fù)荷、SO2含量以及實(shí)際的吸收塔漿液的pH值。
3.2.1.3、氧化反應(yīng)
通入吸收塔漿液池內(nèi)的氧氣將亞硫酸氫根氧化成硫酸根：
2HSO3— + O2 → 2SO42— + 2H+
3.2.1.4、石膏形成：
Ca2+ + SO42— + 2H2O → CaSO4 • 2H2O
石膏的**主要發(fā)生在吸收塔漿液池內(nèi)，漿液在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間、通入空氣的體積和方式都經(jīng)過**的**，可**石膏的**生成。
脫硫總反應(yīng)式：
SO2（g）+CaCo3(s)+1/2O2+2H2O(l)→CaSO4.2H2O(s)+CO2(g)
WFGD物理和化學(xué)反應(yīng)過程示意圖
1-石灰石的溶解；2- SO2和O2的溶解；3-亞硫酸鈣的氧化；4-石灰石的溶解；5-O2的吸收；
6-亞硫酸鈣的強(qiáng)制氧化；7-石膏的**； 8-亞硫酸鈣的**； 9-可能的結(jié)垢；10-持液槽
3.3、主要設(shè)備作用及結(jié)構(gòu)
3.3.1、吸收塔本體
作用與功能：
煙氣進(jìn)入吸收塔內(nèi)，自下而**動(dòng)與噴淋層噴射向下的石灰石漿液滴發(fā)生反應(yīng)，吸收SO2、SO3、HF、HCl等氣體。吸收塔采用**可靠的噴淋空塔，系統(tǒng)阻力小，塔內(nèi)氣液接觸區(qū)無**填料部件，有效地杜*了塔內(nèi)堵塞結(jié)垢現(xiàn)象。石灰石漿液制備系統(tǒng)制成的新石灰石漿液通過石灰石漿液泵送入吸收塔漿液池內(nèi)，石灰石在漿液池中溶解并與漿液池中已經(jīng)生成石膏的漿液混合，由吸收塔漿液循環(huán)泵將漿液輸送*噴淋層。漿液通過空心錐型噴嘴霧化，與煙氣充分接觸。在吸收塔漿液池中部區(qū)域，氧化風(fēng)機(jī)供給的空氣通過布置在漿液池內(nèi)的噴槍與漿液在攪拌器的協(xié)助下進(jìn)一步反應(yīng)生成石膏（CaSO4·2H2O）。
3.3.1.1、噴淋層
每只吸收塔配備四臺(tái)漿液循環(huán)泵，采用單元制運(yùn)行方式，每一臺(tái)循環(huán)泵對應(yīng)一層噴淋裝置。循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液從下部漿液池打到噴淋層，經(jīng)過噴嘴噴淋，形成顆粒細(xì)小、反應(yīng)活性**的霧化液滴。本**的液氣比選在16.24L/Nm3。四層噴淋層可以根據(jù)煙氣負(fù)荷的大小選擇投用的層數(shù)，以降*能源的消耗和****煙氣的溫度。
噴淋層采用*級的螺旋狀噴嘴，在同等噴霧條件下，對循環(huán)泵的壓力需求較*。該種噴嘴可使噴出的三重環(huán)狀液膜氣液接觸效率*，能達(dá)到*效吸收性能和*除塵性能。噴淋層的布置增加了漿液與氣體的接觸面積和幾率，**吸收塔橫截面能被**布滿，使SO2、SO3、HF、HCl等被充分去除。由于在吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率**。
