石灰石—石膏湿法空塔喷淋脱硫技术在高原地区的应用

石灰石—石膏湿法空塔喷淋脱硫技术在高原地区的应用

【摘要】介绍了石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术在高原地区的影响，以及该技术在青海西宁特钢应用的具体情况。

【关键词】石灰石-石膏湿法；高原

在我国960万平方公里的土地中，高原面积约占1/6，主要有青藏高原、黄土高原、云贵高原和内蒙古高原，其平均海拔高度均在1000m以上，这些地区具有特殊的地理、气候条件，主要包括海拔高、气压低、空气中氧分压低、氧浓度低、风沙大、紫外线辐射强度大、雨雪和雷击频繁等特点。石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术应用于这些高原地区时，必须充分考虑高原地区的特点，采取切实有效的措施进行系统设计，以确保该技术适应高原地区特点，达到预期的效果。

1、高原地区对石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术的影响

1.1低气压对SO2吸收效率的影响

SO2是一种中等溶于水的气体，在石灰石-石膏湿法脱硫工艺中，烟气中的SO2与喷淋浆液逆流接触，在足够大的气液接触比表面积条件下，快速实现SO2从气相向液相的转化（溶解）及SO2转移至液相后迅速与吸收剂的化学吸收。因SO2转移至液相后迅速进行化学吸收的反应速率远远大于SO2由气相转移至液相的速率，因此，SO2吸收净化过程主要取决于SO2由气相转移至液相的过程。而SO2从气相向液相的转化（溶解）过程为物理吸收过程，根据W.G.Whitman双膜吸收理论，SO2由气相转移至液相时，气膜、液膜阻力差不多，属于典型的气、液双膜控制过程，遵循Henry定律，即：

C=p*×H （1）

式中：C-SO2在液相中的摩尔浓度，kmol/m3；p*-SO2在气相中的平衡分压，kPa；H-SO2在一定温度、1atm下的溶解度系数，kmol/（m3.kPa）。

从式（1）可以看出，SO2液相平衡浓度与SO2气相分压成正比。在高原地区，大气压低于1atm，在相同温度条件时，此时SO2的溶解度低于1atm下的溶解度，必须对SO2的溶解度进行大气压的修正。与低海拔地区相比，为达到同样的脱硫效率，必须设计更大的液气比。

1.2海拔高度对吸收塔浆液氧化效果的影响

随着海拔高度的增加，大气压力和空气成分会发生显著的变化，具体表现为大气压力降低，同时空气氧浓度降低。这两方面的变化均会对吸收塔浆液氧化效果产生影响。一方面，大气压力降低将显著影响浆池中强制鼓入的氧化空气在浆

液中的溶解度，另一方面，空气中氧浓度降低直接减少了进入浆池中的氧气量。这两方面的影响均会降低氧化效果，因此为确保吸收塔内亚硫酸盐的充分氧化，必须鼓入足够过量的氧化空气来弥补空气中的氧含量下降和氧溶解的下降而导致的供氧不足。

1.3风速及雨雪对吸收塔结构设计的影响

在高原地区，风速及雨雪均比平原地区大，而吸收塔为立式塔，如采用吸收塔直排烟囱，则吸收塔高度达到80m以上，高风速及大雨雪对吸收塔产生较大的附加荷载，因此在吸收塔结构设计时必须根据当地气候条件进行合理的设计。

1.4高海拔对电动机输出功率的影响

海拔高、气压低、高寒空气稀薄等因素会造成电机转子和定子之间的间隙导磁能力差，直接影响到电机的额定功率输出，对电机的功率有较大影响。电机带动负荷能力减小，同时发热量增大，从而引起电机效率降低。

电动机轴功率降低值计算公式如下：

△Nc/Nc=[（h-1000）△i-（40- tat）] /100 （2）

式中：

△Nc—电机输出轴功率下降值；Nc—电机轴功率；h—海拔高度，m；△i—海拔高度在1000～4000米之间时，每提高100米所需要的最高环境温度补偿值，取△i=0.01*电机温升极限/100，℃/m，电机温升极限选F级，145℃；tat—使用地点的最高环境温度，℃。

1.5、高海拔对电气系统及设备的影响

高海拔地区对电气系统及设备的影响主要表现在以下方面：

（1）直击雷和感应雷，特别是地滚雷及产生的过电压对电气系统及设备的破坏；（2）风沙雨雪对设备密封要求的提高；（3）低气压、紫外线辐射强度大对电气设备、电缆的绝缘性能、散热性能、灭弧性能和寿命等影响。

2、石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术在西宁特钢

烧结机脱硫中的应用

西宁特钢地处青海省西宁市海拔2310米，大气压76000Pa，拥有1台132m2烧结机和1台180m2烧结机，脱硫机组采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫塔采用喷淋空塔，按一机一塔配置，设计脱硫率不小于95%，副产品为含水小于10%的脱硫石膏。每台烧结机单独设置吸收系统进行烟气处理，制浆系统、石膏

脱水系统、废水处理系统等公用系统为两台烧结机共用。

6.1进出口烟气参数情况：

与平原地区的项目相比：（1）本项目液气比17.95l/Nm3；（2）氧化风机流量加大了20%；（3）根据西宁气象条件，算出电机功率降低值为：16.05%，平原地区电机选型裕量为10%～15%，加上高原电机功率降低值，本工程电机富裕系数为：26.05%～30%。设计时本工程电机功率系数取1.3。（4）针对高海拔对电气系统及设备的影响，采取以下措施：

①提高电机、交直流接触器、继电器线圈等部件的绝缘等级达到不低于F级；②提高传感器、接线端子、开关电器在高海拔的冲击电压及工频电压修正系数至1.46和1.43；③采用绝缘性能和分断能力高的接触器、断路器以适应高原地区海拔高、空气稀薄的运行环境要求；④动力电缆设计增加高原修正系统（0.8～0.9），动力电缆截面不小于1.5mm2。

本项目于2013年4月180m2烧结机脱硫系统通过系统72小时试运行，具体运行数据如下：

6.2西宁特钢烧结机脱硫72h试运行数据分析

通过72小时运行数据分析，本工程各项指标均达到设计值，可以满足技术协议的各项性能要求，提交商业运行。

3、结语

通过西宁特钢180m2烧结机烟气脱硫的成功运行，证明石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术在高原上可以适用，但是在设计过程中必须考虑高原地区海拔高、气压低、空气中氧分压低、氧浓度低、风沙大、紫外线辐射强度大、雨雪和雷击频繁等特点对系统中的各参数进行相应的调整。