双碱法脱硫工艺简介

双碱法脱硫装置技术工艺简介一、常用脱硫法简介目前主要用于烟气脱硫工艺按形式可分为干法、半干法和湿法三大类。1.干法干法常用的有炉内喷钙（石灰/石灰石），金属吸收等，干法脱硫属传统工艺，脱硫率普遍不高（＜50%），工业应用较少。2.半干法半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内进行SO2吸收，但由于石灰奖溶解SO2的速度较慢，喷钙反应效率较低，Ca/S比较大，一般在1.5以上（一般温法脱硫Ca/S比较为0.9～1.2）。应用也不是很多。3.湿法湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80%。漫法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法等，其中石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法以及金属氧化物中的氧化镁法使用较为普遍。3.1石灰石/石灰法石灰石法采用将石灰石粉碎成200～300目大小的石灰粉，将其制成石灰浆液，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触，从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统与石灰石粉化浆系统，由于石灰石活性较低，需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比，来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，石灰活性大大高于石灰石，可提高脱硫效率，石灰法主要存在的问题是塔内容易结垢，引起气液接触器（喷头或塔板）的堵塞。3.2氨法氨法采用氨水作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨—酸法、氨—亚硫酸氨法和氨——硫酸氨法。氨法主要优点是脱硫效率高(与钠碱法相同)，副产物可作为农业肥料。由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高;脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运行费用增大;浓度增大，势必导致蒸发量的增大，对工作环境产生影响，而且氨易与净化后烟气中的SO2反应，形成气溶胶，使得烟气无法达标排放。氨法的回收过程也是较为困难的，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收装置（需配备中和器、结晶器、脱水机、干燥机等），系统复杂，设各繁多，管理维护要求高。3.4金属氧化物法常用的金属氧化物法是氧化镁法，氧化镁与SO2反应得到亚硫酸镁与硫酸镁，它们通过锻烧可重新分解处氧化镁，同时回收较纯净的SO2气体，脱硫剂可循环使用。由于氧化镁活性比石灰水高，脱硫效率也较石灰法高。它的缺点是氧化镁回收过程需锻烧，工艺较复杂，但若直接采用抛弃法，镁盐会导致二次污染，总体运行费用也较高。3.5钠钙双碱法二、双碱法脱硫工艺1、什么是双碱法脱硫双碱法脱硫是指采用NaOH和石灰(氢氧化钙)两种碱性物质做脱硫剂的脱硫方法。2、双碱法脱硫工艺原理主要工艺过程是：清水池一次性加入氢氧化钠溶剂制成氢氧化钠脱硫液(循环水)，用泵打入脱硫除尘器进行脱硫。3种生成物均溶于水。在脱硫过程中，烟气夹杂的烟道灰同时被循环水湿润而捕集进入循环水，从脱硫除尘器排出的循环水变为灰水(稀灰浆)。一起流入沉淀池，烟道灰经沉淀定期清除，回收利用，如制内燃砖等。上清液溢流进入反应池与投加的石灰进行反应，置换出的氢氧化钠溶解在循环水中，同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等，可通过沉淀清除；可以回收，是制水泥的良好原料。因此可做到废物综合利用，降低运行费用。用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶液。在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。为保证脱硫除尘器正常运行，烟气排放稳定达标，确保脱硫剂有足够使用量是一个关键问题。脱硫剂用量计算如下：脱硫反应中，NaOH的消耗量是SO2和CO2与其反应的消耗量。用量需要过量5%以上(按5%计算)。前面计算的10t/h锅炉烟气中SO2排放量为42kg/h，CO2排放是为2161kg/h。SO2和CO2中和反应用氢氧化钠量为：(80×42÷64+80×2161÷44)×105%=4180kg脱硫过程由于NaOH的转换实际消耗是石灰。折算成生石灰消耗量56×4180÷80=2926kg生石灰日消耗量为70224kg综上所述，脱硫过程的碱消耗量是很大的。但要保证脱硫效率，就必须要保证碱的用量，通过比较双碱法脱硫可以实现脱硫效率高，运行费用相对比较低，操作方便，无二次污染，废渣可综合利用。所以改进后的双碱法脱硫工艺是值得推荐和推广应用的。3、优势钠钙双碱法（Na2CO3/Ca（OH）2）是在石灰法基础上结合钠碱法，利用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2，吸收后的脱硫液在再生池内利用较廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后）。亚硫酸钙配以合成树脂可生产一种称为钙塑的新型复合材料；或将其氧化后制成石膏；或者直接将其与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增加粉煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁法相比，钙盐不具污染性，因此不产生废渣二次污染。双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，钙法脱硫工艺大都需要配备相应的强制氧化系统（曝气系统），从而增加初投资及运行费用，用廉价的脱硫剂而易造成结垢堵塞问题，单纯采用钠基脱硫剂运行费用太高而且脱硫产物不易处理，二者矛盾相互凸现，双碱法烟气脱硫工艺应运而生，该工艺较好的解决了上述矛盾问题。石灰石/石膏法的原理是：将石灰石粉加水（或石灰石磨制为石灰石浆）制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经洗涤脱出二氧化硫的烟气经加热（或不加热）由烟囱排入大气。氨法脱硫工艺是以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器降温到90-100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。双碱法脱硫是指采用NaOH和石灰(氢氧化钙)两种碱性物质做脱硫剂的脱硫方法。双碱法脱硫一般只有一个循环水池，NaOH、石灰与除尘脱硫过程中捕集下来的烟灰同在一个循环池内混合，在清除循环水池内的灰渣时烟灰、反应生成物亚硫酸钙、硫酸钙及石灰渣和未完全反应的石灰同时被清除，清出的灰渣是一种混合物不易被利用而形成废渣。主要工艺过程是：清水池一次性加入氢氧化钠溶剂制成氢氧化钠脱硫液(循环水)，用泵打入脱硫除尘器进行脱硫。3种生成物均溶于水。在脱硫过程中，烟气夹杂的烟道灰同时被循环水湿润而捕集进入循环水，从脱硫除尘器排出的循环水变为灰水(稀灰浆)。一起流入沉淀池，烟道灰经沉淀定期清除，回收利用，如制内燃砖等。上清液溢流进入反应池与投加的石灰进行反应，置换出的氢氧化钠溶解在循环水中，同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等，可通过沉淀清除；可以回收，是制水泥的良好原料。脱硫的方法其实有很多，主要的方法有，石灰石——石膏湿法（CaCO3)、石灰法（也就市氧化钙法CaO）、氨法(NH3)、双碱法(NaOH/CaCO3）、氧化镁法（MgO)。生石灰是CaO熟石灰是Ca(OH)2石灰石主要成分是CaCO3CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OCaCO3=CaO+CO2反应条件是高温主要工艺过程是：清水池一次性加入氢氧化钠溶剂制成氢氧化钠脱硫液(循环水)，用泵打入脱硫除尘器进行脱硫。3种生成物均溶于水。在脱硫过程中，烟气夹杂的烟道灰同时被循环水湿润而捕集进入循环水，从脱硫除尘器排出的循环水变为灰水(稀灰浆)。一起流入沉淀池，烟道灰经沉淀定期清除，回收利用，如制内燃砖等。上清液溢流进入反应池与投加的石灰进行反应，置换出的氢氧化钠溶解在循环水中，同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等，可通过沉淀清除；可以回收，是制水泥的良好原料。因此可做到废物综合利用，降低运行费用。用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶液。在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。为保证脱硫除尘器正常运行，烟气排放稳定达标，确保脱硫剂有足够使用量是一个关键问题。脱硫剂用量计算如下：脱硫反应中，NaOH的消耗量是SO2和CO2与其反应的消耗量。用量需要过量5%以上(按5%计算)。前面计算的10t/h锅炉烟气中SO2排放量为42kg/h，CO2排放是为2161kg/h。SO2和CO2中和反应用氢氧化钠量为：(80×42÷64+80×2161÷44)×105%=4180kg脱硫过程由于NaOH的转换实际消耗是石灰。折算成生石灰消耗量56×4180÷80=2926kg生石灰日消耗量为70224kg综上所述，脱硫过程的碱消耗量是很大的。但要保证脱硫效率，就必须要保证碱的用量，通过比较双碱法脱硫可以实现脱硫效率高，运行费用相对比较低，操作方便，无二次污染，废渣可综合利用。所以改进后的双碱法脱硫工艺是值得推荐和推广应用的。物料就是氢氧化钠和氧化钙（白灰）。双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收剂浆液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气接触混合；(4)再生池浆液还原钠基碱；(5)石膏脱水处理。双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似，主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3-；SO2(g)=SO2(l)SO2(aq)+H2O(l)=H++HSO3-=2H++SO32-；式（1）为慢反应，是速度控制过程之一。然后H+与溶液中的OH-中和反应，生成盐和水，促进SO2不断被吸收溶解。具体反应方程式如下：2NaOH+SO2→Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是Ca(OH)2进行再生，再生反应过程如下：Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3