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石灰石石膏法脱硫.ppt

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石灰石石膏法脱硫.ppt

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石灰石石膏法脱硫.ppt

文档介绍

文档介绍:【Applicable to lecture training work report】
《石灰石石膏法脱硫》
石灰石石膏法烟气脱硫工艺介绍
工艺流程简述
相对较小的CaSO4,更加大了SO2溶解的推动力,从而使SO2不断地由气相转移到液相,最后生成有用的石膏。
③ 石膏的结晶
石膏结晶对整个工艺过程是非常重要的。所以控制石膏结晶,使其生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒,是很重要的。在可能的条件下,石膏晶体最好形成为粗颗粒,因为层状尤其是针状晶体有结成毡状的趋势,也可能形成非常细的颗粒,这样一方面非常难脱水,另一方面也可能引起系统结垢。因此工艺上必须控制石膏溶液的相对过饱和度σ,以保证生成大颗粒的石膏。溶液的过饱和度是析出结晶的推动力,是决定结晶成核及成长速率的关键因素。工艺控制上,要在浆液中保证石膏的晶种密度,并保证石膏分子在这些晶种上继续长大,以形成大颗粒的石膏晶种。
可以采用相对饱和度RS来表示石膏的饱和程度,
RS=C/ C*,
式中 C—溶液中石膏的实际浓度,C=[Ca2+][SO42-]; C*—工艺条件下石膏的饱和浓度,即石膏的溶度积常数Ksp。
当处于平衡状态时,RS=1;当RS<1时,固体趋于溶解;RS>1时,固体趋于结晶。
下式表示石膏相对过饱和度σ与溶液中石膏浓度的关系:
σ=(C- C*)/ C*
在σ<0的情况下,即溶液中离子的实际浓度小于平衡浓度(饱和浓度)时,溶液中不会有晶体析出;而在σ>0的情况下,即C > C*时,溶液中将首先出现晶束(小分子团),进而形成晶种,并逐渐形成结晶。与此同时也会有单个分子离开晶体而再度进入溶液。这是一个动态平衡过程。
根据相对过饱和度的不同,溶液中晶种的密度会不同。同时随着相对过饱和度的增加,会出现一些新的晶种,这时会出现晶种生成和晶体增长两种过程。图1-6表示了晶体增长速率和晶种生成速率与相对过饱和度σ之间的定性界限关系。
在饱和的情况下(σ=0),分子的聚集和分散处于平衡状态,因此晶体的增长和晶种生成的速度均为0。
当达到一定的相对过饱和度时,生成的晶种具有一定的密度,这时晶体会呈现指数增长,在此情况下,现有的晶体可进一步增长而生成大的石膏颗粒。
当达到较大的过饱和度时,晶种的生成速率会突然迅速加快而产生许多新颗粒(均匀晶种),此种情况下将趋向于生成针状或层状晶体,这在工艺上是不希望出现的。
晶种生成速率和晶体增长速率与相对过饱和度σ的关系
根据以上分析,保持亚稳平衡区域中相对过饱和度为适当值时,可使浆液中生成较大的晶体。为保持脱硫装置的正常运行,维持这些条件非常重要。
工艺上一般控制相对过饱和度σ=~(~),以保证生成的石膏易于脱水,同时防止系统结垢。若有足够的时间,能形成大小为100μm及其以上的石膏晶体,这种石膏将非常容易脱水。
通过pH值的变化来改变氧化速率有可能直接影响浆液中石膏的相对过饱和度。,亚硫酸氢盐的氧化作用最强。而在pH值偏离时,HSO3-的氧化率将减少。事实上,当pH值降到足够低时,溶液中存在的只是水化了的SO2分子,这对氧化相当不利。因此,用控制浆液pH值的手段来影响石膏的过饱和度也是一个重要手段。
④ 石灰石的溶解
通过加入吸收剂一方面可以消耗溶液中的氢离子,另一方面得到了作为最终的固态物石膏所需的钙离子。为此目的,可以加入石灰石CaCO3。
CaCO3 +H+ Ca2+ +HCO3-
这是以CaCO3作为吸收剂进行脱硫时的关键步骤,这已是被大量实验研究和工程实际所证明。新产生的HCO3- 离子与碳酸建立平衡:
HCO3- +H+ H2CO3 H2O+CO2
这个基本反应的结果消耗了额外的氢离子。
一般在实际工程运行的pH值下,还会生成一小部分的半水硫酸钙沉淀,这也是造成设备结垢的原因这样之一。
脱硫影响因素分析
① 吸收剂
石灰石浆液的实际供给量取决于CaCO3的理论供给量和石灰石的品质。最终影响到石灰石浆液实际供给量的是石灰石的浓度和石灰石的品质,其中影响石灰石品质的主要因素是石灰石的纯度,石灰石是天然矿石,在其形成和开采的过程中难免会含有杂质,石灰石矿中CaCO3的含量从50%