煙氣脫硫氧化劑
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煙氣脫硫氧化劑
一、技術背景
在煙氣濕法脫硫中，亞硫酸鹽的氧化是個重要的副反應。用石灰或石灰石漿液洗滌時，CaSO4·2H2O在洗滌器及除霧器上的積垢成為一嚴重問題。煙氣脫硫氧化劑作為漿液洗滌系統的氧化劑通過實驗已被確認有效。它可降低石膏的飽和度，從而減少水垢、提高石膏的脫水性能，還可提高SO2的脫除率。消除石灰石漿液的石膏垢。
二、煙氣脫硫氧化劑的作用
石灰石漿液系統不加煙氣脫硫氧化劑時，操作過程中亞硫酸鹽的氧化率為17～20%，石膏飽和度達100%，出現石膏垢，加入煙氣脫硫氧化劑時，則整個操作過程中石膏的飽和度小于100%而無石膏垢產生。當煙氣脫硫氧化劑維持較高水平時，對石灰石系統的石膏脫水率均有提高，而且SO2脫除率及石灰石利用率亦可提高，如石灰石系統同時存在較高水平的Cl-含量，則加入煙氣脫硫氧化劑的效果更突出。
三、煙氣脫硫氧化劑的氧化
在石灰石漿液洗滌系統，氧化反應的速率與煙氣脫硫氧化劑的濃度呈復雜的函數關系。沒有煙氣脫硫氧化劑存在時，吸收塔中氧的吸收控制了氧化過程，燃燒高硫煤所得煙氣其漿液氧化率約為15～30%，如煙氣脫硫氧化劑濃度合適，則漿液的氧化可被完全控制，但儲槽及稠厚器中的氧化將受氧供給量限制。儲槽中氧的最低供給量就是吸收塔出口處溶液中氧的溶解量。當煙氣含氧為10%時，其溶解量大約為0.1mM。如液面被晃動或暴露于空氣中，則氧含量增加。在維持高煙氣脫硫氧化劑的情況下，氧化過程受動力控制。沒有煙氣脫硫氧化劑時，氧化速率一般為10～20mM/h，有煙氣脫硫氧化劑時，則減為0.5～4 mM/h，PH值較高時煙氣脫硫氧化劑需用量較大。如石灰石漿液洗滌系統含有較高濃度的Cl-時，因Ca2+降低了S（IV）的溶解度，煙氣脫硫氧化劑需用量減少。
四、石膏飽和度和結垢
在石灰石漿液洗滌操作中，亞硫酸鹽氧化度低于所吸收的SO2的15～20%時一般不會產生石膏垢，因為這時溶液中硫酸鈣和半水硫酸鈣形成固溶體而沉淀，使硫酸鈣處于不飽和狀態。石膏（CaSO4·2H2O）飽和度（RSRyp）可由溶液的分析確定，以摩爾/立升（M）表示。
五、石膏脫水
亞硫酸鈣石膏的脫水性能隨其中硫酸鈣含量的減少而提高。亞硫酸鈣的晶體因石膏（溶解的硫酸鈣）飽和度的增加而受阻。發現硫酸鈣晶體能阻礙晶面的成長速率，各個鏡片的厚度隨固體硫酸鈣含量的減少而增加。在維持低氧化度的操作條件下，可改善石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中石膏的脫水性能。石灰石洗滌系統最早證實了在有過量的煙氣脫硫氧化劑存在時，石膏中固體含量可以提高，例如他們采用2mM煙氣脫硫氧化劑，使石膏中固體含量從65%提高到85%，而當氧化產物大于10-6M3/h時，初始沉降速率從8.75px/min提高到16.25px/min。
六、SO2的脫除和石灰的利用
在一些系統中，電荷平衡要求溶解的硫酸鈣和鈣之比大于1（且2（﹝Mg2+﹞+﹝Na+﹞>﹝Cl-﹞）。這樣溶解的鈣明顯減少，石膏飽和度下降（由于加入煙氣脫硫氧化劑或其他原因），結果加快了SO2的脫除和石灰石的溶解。在試驗中添加了6mM的煙氣脫硫氧化劑，使溶解的鈣從22mM降到3mM.試驗中雖加入氯化物，其石灰石系統溶解的鈣從25mM降到6mM.。減少鈣，提高堿性亞硫酸鈣的溶解量，可使SO2的脫除率提高。此外，亞硫酸鈣的溶解使洗滌器內傳質過程中的液膜阻力下降，這種影響對石灰石-石膏濕法脫硫的系統尤為明顯。減少鈣離子濃度可提高石灰石的溶解度，并使貯槽中平衡液的PH值增加。
七、技術特點
1、煙氣脫硫氧化劑是一種亞硫酸鈣氧化的有效氧化劑。其氧化效率正比于煙氣脫硫氧化劑與亞硫酸之比值。也與石灰石漿液中的氧化產物、鈣的溶解度以及貯槽中SO2的捕集量（決定于氧化產物）大致成比例。在含Cl-較高的石灰石洗滌系統中效果最明顯。
2、在石灰石漿液洗滌系統，即使煙氣脫硫氧化劑的氧化產物低到0.3×10-6M3/h，仍可明顯降低石膏的飽和度，從而消除了石膏垢。
3、在煙氣脫硫氧化劑含量高的石灰石洗滌系統，石膏脫水率得到提高。試驗中使其氧化產物達10-6M3/h，石膏中固體含量從原來的65%提高到85%，而沉降速率從8.75px/min提高到16.25px/min，試驗當氧化產物為4×10-6M3/h時，石膏中固體含量從55%增至75%，沉降速率從0.6 cm/min提高到3 cm/min.
4、由于洗滌器中添加了煙氣脫硫氧化劑，使溶解的鈣維持適量，可提高脫硫率及石灰石利用率。吸收塔中含有少量Cl-可提高石灰石利用率。
5、煙氣脫硫氧化劑可取代現有的氧化風機氧化方式，節約廠用電，降低運行費用，提高石膏脫水率，減少石膏垢在脫硫塔除霧器、噴嘴及脫硫系統的結垢。
