除塵脫硫脫硝系列
發(fā)布時(shí)間:2020-10-22
雙堿法煙氣脫硫技術(shù)
雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是為了克服石灰石—石灰法容易結垢的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的。傳統的石灰石/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，極易在脫硫塔內及管道內形成結垢、堵塞現象。結垢堵塞問(wèn)題嚴重影響脫硫系統的正常運行，更甚者嚴重影響鍋爐系統的正常運行。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的強制氧化系統（曝氣系統），從而增加初投資及運行費用，用廉價(jià)的脫硫劑而易造成結垢堵塞問(wèn)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，雙堿法煙氣脫硫工藝應運而生，該工藝較好的解決了上述矛盾問(wèn)題。
1、工藝基本原理
藝基本原理采用鈉基脫硫劑進(jìn)行塔內脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強，吸收二氧化硫后反應產(chǎn)物溶解度大，不會(huì )造成過(guò)飽和結晶，造成結垢堵塞問(wèn)題。另一方面脫硫產(chǎn)物被排入再生池內用氫氧化鈣進(jìn)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(jìn)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(dòng)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(lái)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循環(huán)使用。
脫硫工藝主要包括5個(gè)部分：
(1)吸收劑制備與補充；
(2)吸收劑漿液噴淋；
(3)塔內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機理類(lèi)似，主要反應為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO3—；
SO2(g)= = = SO2(aq) （1）
SO2(aq)+H2O(l) = = =H++HSO3— = = = 2H++SO32-； （2）
式（1）為慢反應，是速度控制過(guò)程之一。
然后H+與溶液中的OH—中和反應，生成鹽和水，促進(jìn)SO2不斷被吸收溶解。具體反應方程式如下：
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3
脫硫后的反應產(chǎn)物進(jìn)入再生池內用另一種堿，一般是Ca(OH)2進(jìn)行再生，再生反應過(guò)程如下：
Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3
Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3·1/2H2O +1/2H2O
存在氧氣的條件下，還會(huì )發(fā)生以下反應：
Ca(OH)2 + Na2SO3 + 1/2O2 + 2 H2O → 2 NaOH + CaSO4·H2O
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或直接堆放、拋棄。再生的NaOH可以循環(huán)使用。
2、工藝流程介紹
來(lái)自鍋爐的煙氣先經(jīng)過(guò)除塵器除塵，然后煙氣經(jīng)煙道從塔底進(jìn)入脫硫塔。在脫硫塔內布置若干層（根據具體情況定）旋流板的方式，旋流板塔具有良好的氣液接觸條件，從塔頂噴下的堿液在旋流板上進(jìn)行霧化使得煙氣中的SO2與噴淋的堿液充分吸收、反應。經(jīng)脫硫洗滌后的凈煙氣經(jīng)過(guò)除霧器脫水后進(jìn)入換熱器，升溫后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機通過(guò)煙囪排入大氣。
雙堿法脫硫工藝流程圖:
最初的雙堿法一般只有一個(gè)循環(huán)水池，NaOH、石灰和脫硫過(guò)程中捕集的飛灰同在一個(gè)循環(huán)池內混合。在清除循環(huán)池內的灰渣時(shí)，煙灰、反應生成物亞硫酸鈣、硫酸鈣及石灰渣和未反應的石灰同時(shí)被清除，清出的混合物不易綜合利用而成為廢渣。為克服傳統雙堿法的缺點(diǎn)，對其進(jìn)行了改進(jìn)。主要工藝過(guò)程是，清水池一次性加入氫氧化鈉制成脫硫液，用泵打入吸收塔進(jìn)行脫硫。三種生成物均溶于水，在脫硫過(guò)程中，煙氣夾雜的飛灰同時(shí)被循環(huán)液濕潤而捕集，從吸收塔排出的循環(huán)漿液流入沉淀池?；以?jīng)沉淀定期清除，可回收利用，如制磚等。上清液溢流進(jìn)入反應池與投加的石灰進(jìn)行反應，置換出的氫氧化鈉溶解在循環(huán)水中，同時(shí)生成難溶解的亞硫酸鈣、硫酸鈣和碳酸鈣等，可通過(guò)沉淀清除。
3、 工藝流程說(shuō)明
雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補充系統，煙氣系統，SO2吸收系統，脫硫石膏脫水處理系統和電氣與控制系統五部分組成。
A、 吸收劑制備及補充系統
脫硫裝置啟動(dòng)時(shí)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，由泵打入脫硫塔內進(jìn)行脫硫，為了將用鈉基脫硫劑脫硫后的脫硫產(chǎn)物進(jìn)行再生還原，需用一個(gè)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，與亞硫酸鈉、硫酸鈉發(fā)生反應。在整個(gè)運行過(guò)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。由于排走的殘渣中會(huì )損失部分氫氧化鈉，所以，在堿液罐中可以定期進(jìn)行氫氧化鈉的補充，以保證整個(gè)脫硫系統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容易造成管道及塔內發(fā)生結垢、堵塞現象，可以加裝瀑氣裝置進(jìn)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(guò)濾器，過(guò)濾掉大顆粒物質(zhì)和液體雜質(zhì)。
B、 煙氣系統
鍋爐煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器進(jìn)行除塵后進(jìn)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(jìn)入主煙道，經(jīng)過(guò)煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當脫硫系統出現故障或檢修停運時(shí)，系統關(guān)閉進(jìn)出口擋板門(mén)，煙氣經(jīng)鍋爐原煙道旁路進(jìn)入煙囪排放。
C 、 SO2吸收系統
煙氣進(jìn)入吸收塔內向上流動(dòng)，與向下噴淋的石灰石漿液以逆流方式洗滌，氣液充分接觸。脫硫塔采用內置若干層旋流板的方式，塔內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(guò)噴漿層噴射到旋流板中軸的布水器上，然后堿液均勻布開(kāi)，在旋流板的導流作用下，煙氣旋轉上升，與均勻布在旋流板上的堿液相切，進(jìn)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(shí)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(jìn)入返料水池與被石灰再生過(guò)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。
在吸收塔出口處裝有兩級旋流板（或折流板）除霧器，用來(lái)除去煙氣在洗滌過(guò)程中帶出的水霧。在此過(guò)程中，煙氣攜帶的煙塵和其它固體顆粒也被除霧器捕獲，兩級除霧器都設有水沖洗噴嘴，定時(shí)對其進(jìn)行沖洗，避免除霧器堵塞。
D、 脫硫產(chǎn)物處理系統
脫硫系統的最終脫硫產(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?huà)仐墳橹?。在水力旋流器內，石膏漿被濃縮(固體含量約40％)之后用泵打到渣處理場(chǎng)，溢流液回流入再生池內。
E、 電氣與控制系統
脫硫裝置動(dòng)力電源自電廠(chǎng)配電盤(pán)引出，經(jīng)高壓動(dòng)力電纜接入脫硫電氣控制室配電盤(pán)。在脫硫電氣控制室，電源分為兩路，一回經(jīng)由配電盤(pán)、控制開(kāi)關(guān)柜直接與高壓電機(漿液循環(huán)泵)相連接。另一回接脫硫變壓器，其輸出端經(jīng)配電盤(pán)、控制開(kāi)關(guān)柜與低壓電器相連接，低壓配電采用動(dòng)力中心電動(dòng)機控制中心供電方式。系統配備有低壓直流電源為電動(dòng)控制部分提供電源。脫硫系統的脫硫劑加料設備和旋流分離器實(shí)行現場(chǎng)控制，其它實(shí)行控制室內脫硫控制盤(pán)集中控制，亦可實(shí)現就地手動(dòng)操作。
正常運行時(shí)，由立式控制盤(pán)自動(dòng)控制各個(gè)調節閥，控制脫硫系統石灰供應量和氫氧化鈉補給量，要在鍋爐負荷變動(dòng)時(shí)能自動(dòng)予以調節。煙氣量的控制是根據鍋爐排煙量，由引風(fēng)機入口擋板通過(guò)鍋爐負荷信號轉換為煙氣量與實(shí)際引入脫硫裝置的煙氣量反饋信號控制。吸收劑漿液流量的控制是通過(guò)進(jìn)入脫硫裝置的SO2量以及循環(huán)漿池中漿液的PH值來(lái)控制的。副產(chǎn)品漿液供給量通過(guò)吸收劑漿液的流量來(lái)控制。除霧裝置清洗水的流量、吸收室入口沖洗水的壓力以及脫水機排出液流量單獨控制。脫硫塔底部的液位亦屬于單獨控制，即通過(guò)補給水量來(lái)控制。吸收劑漿池濃度的控制由補給水量調節給料器的轉速以控制石灰加入量，繼而達到控制濃度的目的。吸收室出口除霧器的清洗是按一定的時(shí)間間隔開(kāi)關(guān)噴水閥用補充給水進(jìn)行沖洗。
4、二次污染的解決問(wèn)題
采用氫氧化鈉作為脫硫劑，在脫硫塔內吸收二氧化硫反應速率快，脫硫效率高，但脫硫的產(chǎn)物Na2SO4很難進(jìn)行處理，極易造成嚴重的二次污染問(wèn)題。采用雙堿法煙氣脫硫工藝，用氫氧化鈉吸收二氧化硫后的產(chǎn)物用石灰來(lái)再生，只有少量的Na2SO4被帶入石膏漿液中，這些摻雜了少量Na2SO4的石膏漿液用泵打入旋流分離器中進(jìn)行固液分離，分離的大量的含水率較低的固體殘渣被打到渣場(chǎng)進(jìn)行堆放，溶液流回再生池繼續使用，因此不會(huì )造成二次污染。
5、 工藝特點(diǎn)
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(diǎn)：
（1）用NaOH脫硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)過(guò)程中對水泵、管道、設備均無(wú)腐蝕與堵塞現象，便于設備運行與保養；
（2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了操作費用；同時(shí)可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系統更緊湊，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(diǎn)是：NaSO3氧化副反應產(chǎn)物Na2SO4較難再生，需不斷的補充N(xiāo)aOH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。
雙堿法脫硫技術(shù)是國內外運用的成熟技術(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(chǎng)前景
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