雙堿法脫硫技術(shù)介紹

靜…默 2011-02-16

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(一)雙堿法煙氣脫硫技術(shù)介紹
雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是為了克服石灰石—石灰法容易結(jié)垢的缺點而發(fā)展起來的。傳統(tǒng)的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣，由于其溶解度較小，極易在脫硫塔內(nèi)及管道內(nèi)形成結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。結(jié)垢堵塞問題嚴重影響脫硫系統(tǒng)的正常運行，更甚者嚴重影響鍋爐系統(tǒng)的正常運行。為了盡量避免用鈣基脫硫劑的不利因素，鈣法脫硫工藝大都需要配備相應(yīng)的強制氧化系統(tǒng)（曝氣系統(tǒng)），從而增加初投資及運行費用，用廉價的脫硫劑而易造成結(jié)垢堵塞問題，單純采用鈉基脫硫劑運行費用太高而且脫硫產(chǎn)物不易處理，二者矛盾相互凸現(xiàn)，雙堿法煙氣脫硫工藝應(yīng)運而生，該工藝較好的解決了上述矛盾問題。

(二)雙堿法脫硫技術(shù)工藝基本原理
雙堿法是采用鈉基脫硫劑進行塔內(nèi)脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，不會造成過飽和結(jié)晶，造成結(jié)垢堵塞問題。另一方面脫硫產(chǎn)物被排入再生池內(nèi)用氫氧化鈣進行還原再生，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔循環(huán)使用。雙堿法脫硫工藝降低了投資及運行費用，比較適用于中小型鍋爐進行脫硫改造。
雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中SO2來達到煙氣脫硫的目的，然后脫硫產(chǎn)物經(jīng)脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。脫硫工藝主要包括5個部分：(1)吸收劑制備與補充；(2)吸收劑漿液噴淋；(3)塔內(nèi)霧滴與煙氣接觸混合；(4)再生池漿液還原鈉基堿；(5)石膏脫水處理。
雙堿法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應(yīng)機理類似，主要反應(yīng)為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO3-；使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HSO32-、SO32-與SO42-，反應(yīng)方程式如下：
一、脫硫反應(yīng)：
Na2SO3 + SO2 → NaSO3 + CO2↑ （1）
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O （2）
Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 （3）
其中：
式（1）為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；
式（2）為再生液pH值較高時（高于9時），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；
式（3）為溶液pH值較低（5~9）時的主反應(yīng)。

二、氧化過程(副反應(yīng))
Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 （4）
NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 （5）

三、再生過程
Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 （6）
Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O +3/2H2O （7）

四、氧化過程
CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 （8）
式（6）為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式（7）為再生至pH＞9以后繼續(xù)發(fā)生的主反應(yīng)。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)，再生的NaOH可以循環(huán)使用。
本鈉鈣雙堿法脫硫工藝，以石灰漿液作為主脫硫劑，鈉堿只需少量補充添加。由于在吸收過程中以鈉堿為吸收液，脫硫系統(tǒng)不會出現(xiàn)結(jié)垢等問題，運行安全可靠。由于鈉堿吸收液和二氧化硫反應(yīng)的速率比鈣堿快很多，能在較小的液氣比條件下，達到較高的二氧化硫脫除率。

(三)雙堿法濕法脫硫的優(yōu)缺點
與石灰石或石灰濕法脫硫工藝相比，雙堿法原則上有以下優(yōu)點：
（1）用NaOH脫硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運行與保養(yǎng)；
（2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了操作費用；同時可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率；
（3）鈉基吸收液吸收SO2速度快，故可用較小的液氣比，達到較高的脫硫效率，一般在90%以上；
（4）對脫硫除塵一體化技術(shù)而言，可提高石灰的利用率。
缺點是：
NaSO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4較難再生，需不斷的補充NaOH或Na2CO3而增加堿的消耗量。另外，Na2SO4的存在也將降低石膏的質(zhì)量。
總之，雙堿法脫硫技術(shù)是國內(nèi)外運用的成熟技術(shù)，是一種特別適合中小型鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，具有廣泛的市場前景。

(四)雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術(shù)特點內(nèi)容提供：廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司
雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術(shù)特點如下：
（1）采用鈉堿作為二氧化硫吸收劑，脫硫液在塔外用石灰再生，因此吸收塔內(nèi)不會出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象。
（2）由于鈉堿與二氧化硫的反應(yīng)速度要比其它吸收劑的反應(yīng)速度快很多，因此在相同脫硫率的情況下，脫硫循環(huán)液的用量只是石灰石/石膏法的1/5，節(jié)能效果顯著。
（3）適用范圍廣，適應(yīng)低、中、高硫煙氣。
（4）吸收塔入口采用急冷噴淋降溫裝置，通過計算機的模擬計算，保證了入塔的溫度降為90℃以下。入口處材料經(jīng)過特殊處理，既保證耐高溫的沖擊，還耐腐蝕、耐磨損。
（5）吸收塔底層采用先進可靠的單回路噴淋設(shè)計，吸收塔底層氣液接觸區(qū)為強化傳質(zhì)柵格層。對設(shè)計參數(shù)采取計算機模擬設(shè)計、700MW實際工程經(jīng)驗相結(jié)合的方式，優(yōu)化脫硫塔及塔內(nèi)構(gòu)件的布置，保證脫硫塔內(nèi)煙氣的穩(wěn)定流動和脫硫液的均勻噴淋；眾多應(yīng)用實例證明該技術(shù)塔內(nèi)傳質(zhì)穩(wěn)定、氣液接觸充分，可保證系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，達到最佳脫硫效果。
（6）采用獨有的噴嘴布置形式，其中120°噴嘴布置在噴淋層內(nèi)圈，90°噴嘴布置在噴淋層外圍。如此布置可對整個塔體有效橫截面（煙氣分布橫截面）進行充分合理地覆蓋，橫截面噴淋量均勻，氣液接觸面積與接觸幾率大，有效提高了脫硫效率。同時亦盡可能減少噴淋到塔壁上的漿液量。
（7）吸收塔噴淋層采用高級的大流量實心錐噴嘴，采用螺旋式緊湊型設(shè)計，脫硫液通過螺旋體中心形成實心錐形噴射，覆蓋均勻，噴射速率高，噴射角度精確，霧化效果好。同時，暢通的通道設(shè)計可最大程度避免阻塞現(xiàn)象。噴嘴采用先進的快開接口，可實現(xiàn)其快速拆卸，便于安裝、更換，有效減少維護檢修的工作時間及工作量。
（8）工藝技術(shù)成熟，裝置運行可靠性高。廣州天賜公司工程經(jīng)驗豐富，并針對其他脫硫公司在類似工程中出現(xiàn)的問題進行了分析、改進，豐富、完善了自身的脫硫工藝，使得技術(shù)的成熟性和運行可靠性得到進一步的提高。

(五)工程案例公司
A.天賜三和雙堿法脫硫工藝及流程圖
工藝流程說明
雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補充系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，SO2吸收系統(tǒng)，脫硫石膏脫水處理系統(tǒng)和電氣與控制系統(tǒng)五部分組成。
A、吸收劑制備及補充系統(tǒng)
脫硫裝置啟動時用氫氧化鈉作為吸收劑，氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中，加水配制成氫氧化鈉堿液，堿液被打入返料水池中，由泵打入脫硫塔內(nèi)進行脫硫，為了將用鈉基脫硫劑脫硫后的脫硫產(chǎn)物進行再生還原，需用一個制漿罐。制漿罐中加入的是石灰粉，加水后配成石灰漿液，將石灰漿液打到再生池內(nèi)，與亞硫酸鈉、硫酸鈉發(fā)生反應(yīng)。在整個運行過程中，脫硫產(chǎn)生的很多固體殘渣等顆粒物經(jīng)渣漿泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)。由于排走的殘渣中會損失部分氫氧化鈉，所以，在堿液罐中可以定期進行氫氧化鈉的補充，以保證整個脫硫系統(tǒng)的正常運行及煙氣的達標排放。為避免再生生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣也被打入脫硫塔內(nèi)容易造成管道及塔內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，可以加裝瀑氣裝置進行強制氧化或特將水池做大，再生后的脫硫劑溶液經(jīng)三級沉淀池充分沉淀保證大的顆粒物不被打回塔體。另外，還可在循環(huán)泵前加裝過濾器，過濾掉大顆粒物質(zhì)和液體雜質(zhì)。
B、煙氣系統(tǒng)
鍋爐煙氣經(jīng)煙道進入除塵器進行除塵后進入脫硫塔，洗滌脫硫后的低溫煙氣經(jīng)兩級除霧器除去霧滴后進入主煙道，經(jīng)過煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修停運時，系統(tǒng)關(guān)閉進出口擋板門，煙氣經(jīng)鍋爐原煙道旁路進入煙囪排放。
C、 SO2吸收系統(tǒng)
煙氣進入吸收塔內(nèi)向上流動，與向下噴淋的石灰石漿液以逆流方式洗滌，氣液充分接觸。脫硫塔采用內(nèi)置若干層旋流板的方式，塔內(nèi)最上層脫硫旋流板上布置一根噴管。噴淋的氫氧化鈉溶液通過噴漿層噴射到旋流板中軸的布水器上，然后堿液均勻布開，在旋流板的導(dǎo)流作用下，煙氣旋轉(zhuǎn)上升，與均勻布在旋流板上的堿液相切，進一步將堿液霧化，充分吸收SO2、SO3、HCl和HF等酸性氣體，生成NaSO3、NaHSO3，同時消耗了作為吸收劑的氫氧化鈉。用作補給而添加的氫氧化鈉堿液進入返料水池與被石灰再生過的氫氧化鈉溶液一起經(jīng)循環(huán)泵打入吸收塔循環(huán)吸收SO2。
D、脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)
脫硫系統(tǒng)的最終脫硫產(chǎn)物仍然是石膏漿(固體含量約20％)，具體成分為CaSO3、CaSO4，還有部分被氧化后的鈉鹽NaSO4。從沉淀池底部排漿管排出，由排漿泵送入水力旋流器。由于固體產(chǎn)物中摻雜有各種灰分及NaSO4，嚴重影響了石膏品質(zhì)，所以一般以拋棄為主。在水力旋流器內(nèi)，石膏漿被濃縮(固體含量約40％)之后用泵打到渣處理場，溢流液回流入再生池內(nèi)。
E、電氣與控制系統(tǒng)

B.天譽環(huán)保TY-Ⅲ型雙堿法脫硫工藝
工藝說明：
TY-Ⅲ型納-鈣雙堿法脫硫工藝技術(shù)是天譽環(huán)保公司吸收國內(nèi)外類型工藝技術(shù)的經(jīng)驗教訓(xùn)，根據(jù)我國國情研發(fā)改進的一種更為先進、合理的工藝技術(shù)，該工藝解決了類似工藝技術(shù)常見的堵塞、運行費用高、排煙溫度低、動力消耗大、灰渣處理困難等難題。
該工藝獲得了“河南省高新技術(shù)產(chǎn)品”稱號，是河南省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會推薦產(chǎn)品，該工藝技術(shù)適用于任何工況條件下的煙氣治理工程。
工藝技術(shù)特點：
1.脫硫效率可達98%以上，除塵效率可達90%以上。
2.可實現(xiàn)脫硫劑的互換（消石灰粉、生堿或電石渣），且不影響工藝的運行，不影響脫硫效率。
3.參與反應(yīng)的是納堿，實際消耗為鈣堿，鈉堿循環(huán)利用，且納堿消耗量小于1%。
4.液氣比低且脫硫效率高：獨特的塔內(nèi)設(shè)計，增加了脫硫液與煙氣的接觸面積和接觸時間，從而提高了脫硫效率。
5.具有獨特的兩極除渣系統(tǒng)，保證脫硫副產(chǎn)物的含水率≤10%。渣處理系統(tǒng)自動化程度高，減少了員工的勞動強度。
6.脫硫液中采用獨特抗氧化措施，具有獨特的防堵塞，降低了納堿的消耗量。
7.液氣比小，排煙溫度高，無需常規(guī)工藝中所必須的GGH系統(tǒng)。

主要技術(shù)參數(shù)：
指標名稱設(shè)計要求
SO2脫除效率 ≥90%
SO3脫除效率 ≥95%
粉塵脫觸效率 ≥95%
系統(tǒng)阻力＜1500Pa
適用范圍：
適用于任何鍋爐任何工況煙氣的脫硫治理工程。
工程實例：
1、中鋼集團耐火材料有限公司脫硫項目
2、清河縣京都合金發(fā)展有限公司脫硫項目
3、云南馬關(guān)華晟礦業(yè)有限公司2×130t/h循環(huán)流化床鍋爐脫硫項目
4、河南金山化工有限公司35t/h+75t/h循環(huán)流化床鍋爐脫硫項目

C.浙大藍天雙堿法脫硫技術(shù)工藝流程

雙堿法是采用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收SO2，然后用石灰乳對吸收液進行再生，由于在反應(yīng)和吸收液處理中，使用了不同類型的堿，故稱為雙堿法。鈉鈣雙堿法是以碳酸鈉或氫氧化鈉溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作為第二堿，處理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔Ñ 環(huán)使用，系統(tǒng)脫硫率達到90%以上。
1、塔內(nèi)鈉基清液作為吸收液，降低結(jié)垢可能；
2、鈉基吸收二氧化硫速率高；
3、較低的液氣比可得到較高的脫硫率。