新澤技術：雙堿法脫硫技術介紹

雙堿法煙氣脫硫技術是為了克服石灰石—石灰法容易結垢的缺點而發展起來的。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，用廉價的脫硫劑而易造成結垢堵塞問題，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題。

 

2、雙堿法脫硫技術工藝基本原理

 

雙堿法是采用鈉基脫硫劑進行塔內脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強，吸收二氧化硫后反應產物溶解度大，不會造成過飽和結晶，造成結垢堵塞問題。另一方面脫硫產物被排入再生池內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，然后脫硫產物經脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內循環使用。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-；使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HSO32-、SO32-與SO42-，反應方程式如下：

 

一、脫硫反應：

 

Na2CO3+ SO2→ Na2SO3+ 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；

 

式（2）為再生液pH值較高時（高于9時），溶液吸收SO2的主反應；

 

式（3）為溶液pH值較低（5~9）時的主反應。

 

二、氧化過程(副反應)

 

Na2SO3+ 1/2O2→ Na2SO4（4）

 

NaHSO3+ 1/2O2→ NaHSO4（5）

 

三、再生過程

 

Ca(OH)2+ Na2SO3→ 2NaOH + 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）為第一步反應再生反應，式（7）為再生至pH＞9以后繼續發生的主反應。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，再生的NaOH可以循環使用。

 

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，脫硫系統不會出現結垢等問題，運行安全可靠。由于鈉堿吸收液和二氧化硫反應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點：

 

（1）用NaOH脫硫，循環水基本上是NaOH的水溶液，在循環過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現象，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而言，可提高石灰的利用率。

 

缺點是：

 

NaSO3氧化副反應產物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量。

 

總之，雙堿法脫硫技術是國內外運用的成熟技術，是一種特別適合中小型鍋爐煙氣脫硫技術，具有廣泛的市場前景。

 

(四)雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術特點

 

雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術特點如下：

 

（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，因此吸收塔內不會出現結垢的現象。

 

（2）由于鈉堿與二氧化硫的反應速度要比其它吸收劑的反應速度快很多，因此在相同脫硫率的情況下，脫硫循環液的用量只是石灰石/石膏法的1/5，節能效果顯著。

 

（3）適用范圍廣，適應低、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計，吸收塔底層氣液接觸區為強化傳質柵格層。對設計參數采取計算機模擬設計、700MW實際工程經驗相結合的方式，優化脫硫塔及塔內構件的布置，保證脫硫塔內煙氣的穩定流動和脫硫液的均勻噴淋；眾多應用實例證明該技術塔內傳質穩定、氣液接觸充分，可保證系統的高效、穩定運行，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，暢通的通道設計可最大程度避免阻塞現象。噴嘴采用先進的快開接口，可實現其快速拆卸，便于安裝、更換，有效減少維護檢修的工作時間及工作量。