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氫氧化鈣在煙氣脫硫中主要通過酸堿中和與氧化反應實現二氧化硫的去除，其化學反應機理可分為三個階段：
第一階段為二氧化硫的吸收與溶解。煙氣中的二氧化硫進入脫硫塔后，與氫氧化鈣漿液大面積接觸并溶解于水，生成亞硫酸(H?SO?)。此時氫氧化鈣漿液的pH值控制在6-8之間，確保堿性環境足夠促進反應進行。該階段溫度需維持在50-70℃，避免高溫導致漿液脫水板結。
第二階段為中和反應生成亞硫酸鈣。溶解的亞硫酸與氫氧化鈣發生酸堿中和，反應式為：
Ca(OH)? + SO? → CaSO?·?H?O + ?H?O
生成的半水亞硫酸鈣為白色粉末狀固體，微溶于水。此階段需控制漿液循環量，保證氣液充分接觸，通常液氣比設計在15-20L/m3范圍內。反應塔內設置多層噴淋層，噴嘴霧化粒徑控制在100-200微米，以增大反應接觸面積。
第三階段為亞硫酸鈣的氧化生成石膏。通過強制通入空氣，亞硫酸鈣在氧化塔內被氧化為硫酸鈣，反應式為：
2CaSO?·?H?O + O? + 3H?O → 2CaSO?·2H?O
氧化塔內溶解氧濃度需維持在3mg/L以上，采用機械攪拌或鼓風曝氣方式確保反應充分。氧化反應時間通常控制在4-6小時，轉化率可達95%以上，生成粒徑約50-100μm的二水硫酸鈣晶體(石膏)，通過旋流器分離后含水率可降至10%以下。
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