石灰石-石膏湿法脱硫(WFGD)反应原理
用石灰石浆液(CaCO₃)在吸收塔内洗涤烟气,把二氧化硫(SO₂)吸收反应,最终氧化生成石膏(CaSO₄·2H₂O),实现烟气脱硫。
整个过程分为4步核心反应,全部在吸收塔浆液中完成:
1. 二氧化硫被水吸收(烟气进入喷淋区)
烟气中的SO₂溶于水,生成亚硫酸:
\boldsymbol{SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3}
亚硫酸进一步电离出H⁺,使浆液pH下降,这就是脱硫的酸性动力来源。
2. 石灰石溶解中和(最关键,决定脱硫效率)
石灰石浆液(碳酸钙)遇酸溶解,中和H⁺:
\boldsymbol{CaCO_3 + H_2SO_3 = CaSO_3 + CO_2↑ + H_2O}
生成亚硫酸钙(CaSO₃),但它难溶于水,很容易包裹石灰石颗粒,让反应停止,这就是效率低、石灰石钝化的根本原因。
3. 强制氧化(氧化风机的作用)
通入大量氧化空气,把难溶的亚硫酸钙氧化成可溶的硫酸钙:
\boldsymbol{2CaSO_3 + O_2 = 2CaSO_4}
只有充分氧化,石灰石才能持续溶解,脱硫效率才能稳定。
4. 石膏结晶析出
硫酸钙结合水,形成二水石膏,达到过饱和后结晶沉淀:
\boldsymbol{CaSO_4 + 2H_2O = CaSO_4·2H_2O↓}
石膏排出脱水,就是我们看到的脱硫副产品石膏。
总反应方程式(简化)
\boldsymbol{2SO_2 + 2CaCO_3 + O_2 + 4H_2O = 2CaSO_4·2H_2O↓ + 2CO_2↑}
结合你之前效率低的问题,原理对应原因
1. pH过低:H⁺太多,石灰石溶解困难
2. pH过高:CaCO₃过量,反应不完全,钙利用率低
3. 氧化不足:大量CaSO₃包裹石灰石,反应停止
4. 石灰石太粗:溶解慢,反应接触面积小
5. 氯离子中毒:抑制CaCO₃溶解