雙堿法脫硫技術(shù)工藝基本原理

1、雙堿法脫硫技術(shù)工藝基本原理雙堿法是米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

2、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HS03-使用Na2C03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+CO2t（1）2NaOH+SO2Na2SO3+H2O（2）Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3（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

3、9)時的主反應(yīng)。二、氧化過程(副反應(yīng))Na2S03+1/202Na2S04(4)NaHS03+1/202NaHS04(5)三、再生過程Ca(0H)2+Na2S032NaOH+CaS03(6)Ca(0H)2+2NaHS03Na2S03+CaS031/2H20+3/2H20(7)四、氧化過程CaS03+1/202CaS04(8)式(6)為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式(7)為再生至pH9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，

4、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。雙堿法(TFGD)脫硫工藝主要技術(shù)特點如下：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。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。適用范圍廣，適應(yīng)低、中、高硫煙氣。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90C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。吸收塔

5、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。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。吸收塔噴淋層采用高級的大流量實心錐噴嘴，

6、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。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。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：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

7、行與保養(yǎng)；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；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；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Na2S04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?？傊p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。工藝流程說明雙堿法煙氣脫硫工藝主要

8、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

9、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?zé)煔饨?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

10、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S02、S03、HCl和HF等酸性氣體，生成NaS03、NaHS03,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NaS04。從沉淀

11、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)。谷騰環(huán)保網(wǎng)大氣污染控制技術(shù)專題雙堿法煙氣脫硫技術(shù)雙堿法脫硫工藝系統(tǒng)說明資料更新時間：08-8-2514:37內(nèi)容提供：廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司1.二氧化硫吸收塔脫硫主體設(shè)備吸收塔采用強化傳質(zhì)柵格噴淋塔，由承包商按設(shè)備總體供貨，包括吸收塔殼體、噴嘴及所有內(nèi)部構(gòu)件、除霧器、塔體防腐及外部鋼結(jié)構(gòu)、保溫緊固件等。塔體的預(yù)組裝在工廠內(nèi)完成，塔體的組裝、塔內(nèi)防腐及外部鋼結(jié)構(gòu)（如平臺扶梯等

12、）的施工在現(xiàn)場完成。吸收塔內(nèi)所有部件能承受最高入口煙氣溫度的沖擊，高溫?zé)煔獠粫θ魏蜗到y(tǒng)和設(shè)備造成損害。吸收塔選用的材料適合工藝過程的特性，并且能承受煙氣飛灰和脫硫工藝固體懸浮物的磨損。所有部件包括塔體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計均考慮腐蝕余度。吸收塔設(shè)計成氣密性結(jié)構(gòu)，防止液體泄漏。為保證殼體結(jié)構(gòu)的完整性，盡可能使用焊接連接，法蘭和螺栓連接僅在必要時使用。塔體上的人孔、通道、連接管道等需要在殼體穿孔的地方將進行密封，防止泄漏。吸收塔殼體設(shè)計能承受各種荷載，包括吸收塔及作用在吸收塔上的設(shè)備和管道的自重、介質(zhì)重、保溫重，以及風(fēng)載、地震荷載等。吸收塔的支撐和加強件能充分防止塔體傾斜和晃動。塔體的設(shè)計將盡可能避免形

13、成死角。吸收塔底面設(shè)計能保證完全排空漿液。吸收塔內(nèi)配有足夠的噴咀。吸收塔上部安裝有除霧器，用以分離煙氣夾帶的霧滴。除霧器上部加設(shè)一層沖洗噴嘴，在異常情況或檢修時對除霧器進行人工沖洗，以確保除霧器的高可靠性。塔的整體設(shè)計將方便塔內(nèi)部件的檢修和維護，吸收塔內(nèi)部的導(dǎo)流板、噴淋系統(tǒng)和支撐等盡可能不堆積污物和結(jié)垢，并且設(shè)有通道以便于清潔。吸收塔煙道入口段能防止煙氣、液體倒流和固體物堆積。吸收塔配備有足夠數(shù)量和大小合適的人孔門和觀察孔，人孔門和觀察孔沒有泄漏，而且在附近設(shè)置走道或平臺。吸收塔內(nèi)不設(shè)置固定的平臺樓梯。吸收塔將進行合理的保溫設(shè)計。TFGD吸收塔吸收塔采用先進成熟的吸收塔技術(shù)，吸收塔漿池與塔體為

14、一體結(jié)構(gòu)，天賜公司通過優(yōu)化設(shè)計，使其滿足所有的性能保證值。為了提高吸收率，使煙氣入塔后分布均勻，在吸收塔煙氣入口上方設(shè)置了兩層強化傳質(zhì)柵格層。強化傳質(zhì)柵格層上方是三層霧化噴淋層，交錯的布置方式布置霧化噴嘴。文丘里結(jié)構(gòu)的吸收塔的主要特點為：1）有噴淋空塔壓降低和填料塔氣液分布好的優(yōu)點，且傳熱傳質(zhì)推動力大,脫硫效率咼。2）設(shè)置文丘里后，錯位布置的兩排強化傳質(zhì)柵格形成無數(shù)個文丘里，漿液與逆流而上的熱煙氣形成強烈湍流，打碎含鈉堿的漿液，極大地增加了氣液相之間的傳質(zhì)、傳熱表面，另一方面，煙氣通過文丘里層時，以“液體包圍氣體”的鼓泡傳質(zhì)過程，提高了傳質(zhì)效率。3）在吸收塔內(nèi)設(shè)置強化傳質(zhì)柵格層，對進塔的煙氣進

15、一步分布，使煙氣在吸收區(qū)的分布更均勻，通過強化傳質(zhì)柵格層后，煙氣以接近“平推流”的方式通過吸收區(qū)，更能保障咼的脫硫效率。4）采用文丘里結(jié)構(gòu)，由于提高了吸收過程的效率，可以在更低的液氣比下達到較高的脫硫效率，降低了循環(huán)液的循環(huán)量，降低了電的總消耗。5）噴淋層+文丘里結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)煤含硫量的波動。當預(yù)計燃燒的煤的硫含量會長期增加時，可以調(diào)整強化傳質(zhì)柵格層的間距，即增加強化傳質(zhì)柵格層上湍流層的高度，當煤的硫含量降低時，可以去除部分的強化傳質(zhì)柵格，增加強化傳質(zhì)柵格層的“開孔面積”，這樣可以減少增壓風(fēng)機的壓頭，減少FGD的電耗。6）強化傳質(zhì)柵格在發(fā)明初期是作為除灰器使用的，有相對較高的塵去除率,可以減少進

16、入除霧器的灰塵含量，提高除霧器的工作可靠性。7）工藝技術(shù)成熟，裝置運行可靠性高。文丘里結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。1.2塔內(nèi)噴淋系統(tǒng)吸收塔內(nèi)設(shè)有塔內(nèi)噴淋系統(tǒng)，由分配管網(wǎng)和噴嘴組成。噴淋區(qū)域電腦設(shè)計示意圖噴淋區(qū)域安裝示意圖天賜公司所提供的噴淋系統(tǒng)的設(shè)計能夠合理分布要求的噴淋量，使煙氣流向均勻，并確保漿液與煙氣充分接觸和反應(yīng)。通過對噴嘴進行優(yōu)化布置，使吸收塔斷面上幾乎完全均勻地進行噴淋。在吸收塔內(nèi)圈布置120。噴嘴，靠近吸收塔外圍布置90。噴嘴。如此布置可盡可能減少噴淋到塔壁上的液體量，同時提高有效的脫硫液傳質(zhì)表面積。噴淋層上安裝實心錐型螺旋噴嘴，噴嘴采用低壓噴嘴，并配備卡式快開連接，便于迅速分離、拆卸。

17、脫硫液噴淋分配管采用FRP。所有噴嘴能避免快速磨損、結(jié)垢和堵塞，噴嘴材料采用碳化硅或相當?shù)牟牧现谱?。噴嘴與管道的設(shè)計特別考慮到便于檢修，沖洗和更換。采用美國著名噴霧公司螺旋噴嘴，螺旋噴嘴是眾多噴嘴中最具特色的一種。液體通過與連續(xù)變小的螺旋線體相切和碰撞后，變成小液滴噴出，并且噴嘴腔體內(nèi)從進口至出口的暢通的通道設(shè)計最大程度的減少了阻塞現(xiàn)象的發(fā)生。螺旋噴嘴的主要使用特點如下:1）使用效率高。在3公斤使用壓力下，單個噴嘴的流量可以達到25噸/小時。2）霧化效果好。3）防堵塞。4）噴霧速度高。5）物理尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。在噴淋段上部，安裝吸收塔內(nèi)件、塔內(nèi)件清洗裝置和塔頂部安裝組合除霧裝置等，塔內(nèi)設(shè)有溫度

18、監(jiān)控儀，塔體壓降監(jiān)測儀，塔體上設(shè)有檢修人孔，操作平臺等附屬設(shè)施。1.3除霧器除霧器安裝在吸收塔上部，用以分離凈煙氣夾帶的霧滴。除霧器的設(shè)計保證具有較高的可利用性和良好的去除霧滴效果。除霧器系統(tǒng)的設(shè)計特別注意到FGD裝置入口的飛灰濃度的影響。該系統(tǒng)還包括去除除霧器沉積物的沖洗和排水系統(tǒng)，運行時根據(jù)給定或可變化的程序，既可進行自動沖洗，也可進行人工沖洗。天賜公司根據(jù)以往工程經(jīng)驗在吸收塔除霧器上部增加設(shè)置一層沖洗噴嘴，該層噴嘴可以提供在異常情況或檢修時對除霧器進行人工沖洗，以確保除霧器的高可靠性。除霧器沖洗系統(tǒng)能夠?qū)ΤF器進行全面沖洗，不存在任何未沖洗到的表面。沖洗水的壓力通過DCS進行監(jiān)視和控制，

19、沖洗水母管的布置能使每個噴嘴基本運行在平均水壓。除霧器沖洗用水為FGD工藝水，由單獨設(shè)置的除霧器沖洗水泵提供。1.4吸收塔脫硫液循環(huán)泵吸收塔循環(huán)泵滿足如下特殊要求：吸收塔循環(huán)泵將吸收塔塔釜內(nèi)的吸收劑脫硫液循環(huán)送至噴嘴，循環(huán)泵按照單元制設(shè)置，每臺循環(huán)泵對應(yīng)一層噴嘴。循環(huán)泵為離心泵，葉輪由防腐耐磨高分子材料制成。循環(huán)泵配有油位指示器、機械密封、聯(lián)軸器罩設(shè)備。循環(huán)泵設(shè)計便于拆換和維修。設(shè)計選用的材料適于輸送的介質(zhì)，并且至少按20g/l的氯離子濃度進行選材。泵吸入口配備濾網(wǎng)及其壓力控制。循環(huán)泵及驅(qū)動電機適應(yīng)戶外露天布置的要求。1.5吸收塔防腐材料為確保防腐、耐磨的需要，新建脫硫塔體采用碳鋼內(nèi)襯玻璃鱗片。2、脫硫劑制備系統(tǒng)本工程脫硫劑采用石灰和燒堿，脫硫劑制備系統(tǒng)包括：石灰貯槽、石灰制漿機、石灰漿液池、燒堿槽、燒堿泵等。脫硫劑制備系統(tǒng)的主要功能是制備合格的石灰漿液，并根據(jù)吸收塔系統(tǒng)的需要為其提供足夠的流量，達到合適的脫硫效率。由卡車運來的石灰粉/漿由其自帶管線氣動輸送到石灰貯倉中，使用時，開啟下料閥，定量給料至石灰乳化機進行乳化制漿，制備好的漿液儲存在石灰漿液池中待用。當使用電石渣時，電石渣被運來，儲存在電石渣儲槽中，由螺旋給料機送到電石渣制漿機，其間可實行定