湿法脱硫相关设计

原理

气相 $SO_2$ 被液相吸收

$$SO_2(g) + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3(l)\rightleftharpoons H^+ + HSO_3^-\rightleftharpoons 2H^+ + SO_3^{2-}$$

气相 $SO_3$ 被液相吸收

$$SO_3(g) + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_4(l)\rightleftharpoons 2H^+ + SO_4^{2-}$$

吸收剂中和反应

$$CaCO_3 + H^+ + HSO_3^- \rightarrow Ca^{2+} + SO_3^{2-} + H_2O + CO_2$$ $$CaCO_3 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Ca^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2$$

氧化反应

$$2SO_3^{2-}+O_2 \rightarrow 2SO_4^{2-}$$

结晶析出

$$Ca^{2+} + SO_3^{2-} + 1/2H_2O \rightarrow CaSO_3·1/2H_2O\darr$$ $$Ca^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O \rightarrow CaSO_4·2H_2O\darr$$

其中较合理的反应温度应为 50 ~ 60 ℃ 过高不利于二氧化硫的溶解，过低不利于中和反应。

设计原则

湿法脱硫过程中只要设计目标为降低延期中的硫氧化合物含量

设计过程中主要需要达成热平衡、水平衡、物料平衡

热平衡：

塔内水平衡与热平衡息息相关，主要由烟气温度、含水量、温度等决定

物料平衡即输入的石灰石与反应后排出的石膏摩尔量应达成平衡，但是通常工程实践中钙硫摩尔比需要大于 1，可以达到 1.01~1.10 ，当石灰石品质（即 $CaCO_3$ 含量）高于 90%时，要求钙硫比不超过 1.03。

重点设计参数

1. 烟气流速，可取 3 ~ 6 m/s 通常取 3.5 ~ 4.5 m/s。
2. 液气比，循环吸收浆液量与烟气量的比值，通常取 10 ~ 15 $L/Nm^3$。
3. 氧化池容量，氧化池需满足浆液停留时间 2 ~ 5 min，非浓浆（含固量小于 25%）停留时间不小于 3.5 min，通常停留时间 4 ~ 5 min。
4. 氧化风，氧化风量根据需氧化硫摩尔量计算，使用氧化喷枪氧化时，氧化倍率取 1.8 ~ 2.5，使用氧化分布管时，氧化倍率不低于 2.8，风压保证略高于管出口压力，压力过高过低均不利于氧化空气分布。