【正文】 濕法煙氣脫硫的原理濕法煙氣脫硫的原理1 濕法煙氣脫硫的基本原理　?。?）物理吸收的基本原理　　氣體吸收可分為物理吸收和化學(xué)吸收兩種。如果吸收過程不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，單純是被吸收氣體溶解于液體的過程，稱為物理吸收，如用水吸收SO2。物理吸收的特點(diǎn)是，隨著溫度的升高，被吸氣體的吸收量減少?！　∥锢砦盏某潭龋Q于氣液平衡，只要?dú)庀嘀斜晃盏姆謮捍笥谝合喑势胶鈺r(shí)該氣體分壓時(shí)，吸收過程就會(huì)進(jìn)行。由于物理吸收過程的推動(dòng)力很小，吸收速率較低，因而在工程設(shè)計(jì)上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時(shí)該氣體的分壓。物理吸收速率較低，在現(xiàn)代煙氣中很少單獨(dú)采用物理吸收法。　?。?）化學(xué)吸收法的基本原理　　若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則稱為化學(xué)吸收，例如應(yīng)用堿液吸收SO2。應(yīng)用固體吸收劑與被吸收組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而將其從煙氣中分離出來的過程，也屬于化學(xué)吸收，例如爐內(nèi)噴鈣（CaO）煙氣脫硫也是化學(xué)吸收。　　在化學(xué)吸收過程中，被吸收氣體與液體相組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效的降低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，即提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此，化學(xué)吸收速率比物理吸收速率大得多。　　物理吸收和化學(xué)吸收，都受氣相擴(kuò)散速度（或氣膜阻力）和液相擴(kuò)散速度（或液膜阻力）的影響，工程上常用加強(qiáng)氣液兩相的擾動(dòng)來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中，瞬間內(nèi)要連續(xù)不斷地凈化大量含低濃度SO2的煙氣，如單獨(dú)應(yīng)用物理吸收，因其凈化效率很低，難以達(dá)到SO2的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，煙氣脫硫技術(shù)中大量采用化學(xué)吸收法。用化學(xué)吸收法進(jìn)行煙氣脫硫，技術(shù)上比較成熟，操作經(jīng)驗(yàn)比較豐富，實(shí)用性強(qiáng)，已成為應(yīng)用最多、最普遍的煙氣脫硫技術(shù)?！　。?）化學(xué)吸收的過程　　化學(xué)吸收是由物理吸收過程和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)過程組成的。在物理吸收過程中，被吸收的氣體在液相中進(jìn)行溶解，當(dāng)氣液達(dá)到相平衡時(shí)，被吸收氣體 的平衡濃度，是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，被吸收氣體的消耗量，是化學(xué)吸收過程的極限。這里用Ca(OH)2溶液吸收SO2加以說明。 　　SO2（氣體）　　|| 　　SO2（液體）+Ca(OH)2 → CaSO3+H2O　　← 　　化學(xué)吸收過程中，被吸收氣體的氣液平衡關(guān)系，即應(yīng)服從相平衡關(guān)系，又應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系?！　。?）化學(xué)吸收過程的速率及過程阻力　　化學(xué)吸收過程的速率，是由物理吸收的氣液傳質(zhì)速度和化學(xué)反應(yīng)速度決定的。化學(xué)吸收過程的阻力，也是由物理吸收氣液傳質(zhì)的阻力和化學(xué)反應(yīng)阻力決定的?！　≡谖锢砦盏臍庖簜髻|(zhì)過程中，被吸收氣體氣液兩相的吸收速率，主要取決于氣相中被吸收組分的分壓，和吸收達(dá)到平衡時(shí)液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外，也和傳質(zhì)系數(shù)有關(guān)，被吸收氣體氣液兩相間的傳質(zhì)阻力，通常取決于通過氣膜和液膜分子擴(kuò)散的阻力?！　煔饷摿蛲ǔＪ窃谶B續(xù)及瞬間內(nèi)進(jìn)行，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是極快反應(yīng)、快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng)，如NaOH、Na2CO和Ca(OH)2等堿液吸收SO2。為此，被吸收氣體氣液相間的傳質(zhì)阻力，遠(yuǎn)較該氣體在液相中與堿液進(jìn)行反應(yīng)的阻力大得多。對(duì)于極快不可逆反應(yīng)，吸收過程的阻力，其過程為傳質(zhì)控制，化學(xué)反應(yīng)的阻力可忽略不計(jì)。例如，應(yīng)用堿液或氨水吸收SO2時(shí)，化學(xué)吸收過程為氣膜控制，過程的阻力為氣膜傳質(zhì)阻力?！　∫合嘀邪l(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，是快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng)時(shí)，化學(xué)吸收過程的阻力應(yīng)同時(shí)考慮傳質(zhì)阻力和化學(xué)反應(yīng)阻力。（5）堿液濃度對(duì)傳質(zhì)速度的影響研究得出，應(yīng)用堿液吸收酸性氣體時(shí)，堿液濃度的高低對(duì)化學(xué)吸收的傳質(zhì)速度有很大的影響。當(dāng)堿液的濃度較低時(shí)，化學(xué)傳質(zhì)的速度較低；當(dāng)提高堿液濃度時(shí)，傳質(zhì)速度也隨之增大；當(dāng)堿液濃度提高到某一值時(shí)，傳質(zhì)速度達(dá)到最大值，此時(shí)堿液的濃度稱為臨界濃度；當(dāng)堿液濃度高于臨界濃度時(shí)傳質(zhì)速度并不增大。　　為此，在煙氣脫硫的化學(xué)吸收過程中，當(dāng)應(yīng)用堿液吸收煙氣中的SO2時(shí)，適當(dāng)提高堿液的濃度，可以提高對(duì)SO2的吸收效率。但是，堿液的濃度不得高于臨界濃度。超過臨界濃度之后，進(jìn)一步提高堿液的濃度，脫硫效率并不能提高?？梢缘贸?，在煙氣脫硫中，吸收SO2的堿液濃度，并非愈高愈好。堿液的最佳濃度為臨界濃度，此時(shí)脫硫效率最高。　?。?）主要化學(xué)反應(yīng)　　在濕法煙氣脫硫中，SO2和吸收劑的主要化學(xué)反應(yīng)如下　?。?）同水的反應(yīng)　　SO2溶于水形成亞硫酸　　H2O+SO2 ──→ H2SO3 ──→ H+HSO3 ──→ 2H+ + SO32　　←── ←── ←── 　　溫度升高時(shí)，反應(yīng)平衡向左移動(dòng)?！　。?）同堿反應(yīng)　　SO2及易與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成亞硫酸鹽。堿過剩時(shí)生成正鹽；SO2過剩時(shí)形成酸式鹽。　　2MeOH+SO2 ─→Me2SO3+H2O　　Me2SO3+SO2+H2O ─→ 2MeHSO3　　Me2SO3+MeOH ─→ Me2SO4+H2O　　亞硫酸鹽不穩(wěn)定，可被煙氣中殘留的氧氣氧化成硫酸鹽：　　Me2SO3+1/2O2─→MeSO4　　（9）同弱酸鹽反應(yīng)　　SO2易同弱酸鹽反應(yīng)生成亞硫酸，繼之被煙氣中的氧氣氧化成穩(wěn)定的硫酸鹽。如同石灰石反應(yīng)：　　CaCO3+SO2+1/2H2O ─→CaSO3?1/2H2O+CO2↑　　2CaSO3?1/2H2O+O2+3H2O ─→2CaSO4?2H2O　?。?0）同氧化劑反應(yīng) 　　SO2同氧化劑反應(yīng)生成SO3 　　SO2+1/2O2 催化劑 SO3 　　─────→ 　　在催化劑的作用下，可加速SO2氧化成SO3的反應(yīng)。在水中，SO2經(jīng)催化劑作用被迅速氧化成SO3，并生成H2SO4： 　　SO2+1/2O+H2O 催化劑 H2SO4　　─────→ 　　 同金屬氧化物的反應(yīng)　　金屬氧化物，如MgO、ZnO、MnO、CuO等，對(duì)SO2均有吸收能力，然后再用加熱的方法使吸收劑再生，并得到高濃度的SO2。這里以MgO為例加以說明：　　MgO+H2O ─→Mg(OH)2　　Mg(OH)2+SO2+5H2O ─→MgSO3?6H2O　　MgSO3?6H2O △ MgSO3+6H2O↑　　───→ 　　MgSO3 △ MgO+SO2　　───→ 　　吸收劑再生后可循環(huán)使用，并可回收SO2，達(dá)到高濃度的氣態(tài)SO2。經(jīng)液化后得到液態(tài)SO2。濕法煙氣脫硫用脫硫劑在化學(xué)吸收煙氣脫硫中，吸收劑的性能從根本上決定了SO2吸收操作的效率，因而對(duì)吸收劑的性能有一定的要求。（1）吸收能力高　　要求對(duì)SO2具有較高的吸收能力，以提高吸收速率，減少吸收劑的用量，減少設(shè)備體積和降低能耗。　?。?）選擇性能好　　要求對(duì)SO2具有良好的選擇性能，對(duì)其他組分不吸收或吸收能力很低，確保對(duì)SO2具有較高的吸收能力?！　。?）揮發(fā)性低，無毒，不易燃燒，化學(xué)穩(wěn)定性好，凝固點(diǎn)低，不發(fā)泡，易再生，粘度小，比熱小?！　。?）不腐蝕或腐蝕小，以減少設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用?！　。?）來源豐富，容易得到，價(jià)格便宜。　?。?）便于處理及操作，不易產(chǎn)生二次污染?！　⊥耆珴M足上述要求的吸收劑是很難選擇到的。只能根據(jù)實(shí)際情況，權(quán)衡多方面的因素有所側(cè)重地加以選擇。石灰（CaO）、氫氧化鈣[Ca（OH）碳酸鈣（CaCO3），是煙氣脫硫較為理想的吸收劑，因而在國(guó)內(nèi)外煙氣脫硫中獲得最廣泛地應(yīng)用?！　」I(yè)上利用廢堿液吸收燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中的SO2，利用鍋爐沖渣水和濕法除塵循環(huán)水在除塵的同時(shí)吸收SO2等，已有成功的范例。從資源綜合利用，以廢治廢，避免和減輕二次水污染角度出發(fā)來選擇吸收劑，具有更重要的意義。濕法煙氣脫硫的類型及工藝過程 （1）類型　　根據(jù)各種不同的吸收劑，濕法煙氣脫硫可分為石灰石/石膏法、氨法、鈉堿法、鋁法、金屬氧化鎂法等，每一類型又因吸收劑不同?！　。?）工藝過程　　濕法煙氣脫硫的工藝過程多種多樣，但他們也具有相似的共同點(diǎn)：含硫煙氣的預(yù)處理（如降溫、增濕、除塵），吸收，氧化，富液處理（灰水處理），除霧（氣水分離），被凈化后的氣體再加熱，以及產(chǎn)品濃縮和分離等。石灰石/石灰——石膏法，是燃煤煤電廠應(yīng)用最廣泛、最多的典型的濕法煙氣脫硫技術(shù)。　　我國(guó)燃煤鍋爐濕法煙氣脫硫工藝過程較多，其中較典型的工藝過程為旋流塔板高效脫硫除塵工藝過程和濕法氧化鎂延期脫硫工藝過程?！　穹煔饷摿蛑饕O(shè)備　　濕法煙氣脫硫主要設(shè)備是指脫硫塔（或洗滌塔、洗滌器）和脫硫除塵器。　　對(duì)脫硫塔和脫硫除塵器的要求　　用于燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫的大型脫硫裝置稱為脫硫塔，而用于燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐煙氣脫硫的小型脫硫除塵裝置多稱為脫硫除塵器。在脫硫塔和脫硫塵器中，應(yīng)用堿液洗滌含SO2的煙氣，對(duì)煙氣中的SO2進(jìn)行化學(xué)吸收。為了強(qiáng)化吸收過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要