钙钠双碱法脱硫工艺,简称双碱法。该法主要是脱除气体中的SO2气体。适用于锅炉烟气、焦炉气、锅炉生产废气等的脱硫。
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" ^4 Y: n& n1 J* ` b e( H& y. |# k一、工艺特点
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% C2 j* k: j( _% e/ d5 e# h X8 U钙钠双碱法是先用钠碱性吸收液进行烟气脱硫,然后再用石灰粉再生脱硫液,由于整个反应过程是液气相之间进行,避免了系统结垢问题,而且吸收速率高,液气比低,吸收剂利用率高,投资费用省,运行成本低。' g9 u' I- u: \5 v+ r1 t3 S; a
$ O+ K' e' M! |. j" |1、以NaOH(Na2CO3)脱硫,脱硫液中主要为NaOH(Na2CO3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。+ f* C! G6 Q) e- w2 _& R
4 R' W6 B+ x3 I/ c7 w5 a9 _2、钠基吸收液对SO2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。' f" f3 I# o; e" i9 {3 c/ }
3 J1 w u, w: T3、脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。
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; i! _; e w" f2 ?4、以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△P≤600Pa。& o" D# x' L2 \6 I5 C* |% F
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' Q& U( C7 Q3 E二、工艺原理 - K- P6 p$ N, l+ S- Y
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1、反应原理
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SO2吸收反应:Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑$ e M8 K9 K, _1 d6 X) B$ k8 R
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吸收剂再生反应:CaO+H2O→Ca(OH) 2; y$ o! C" I' q5 u- e
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Ca(OH) 2+Na2SO3+H2O→2NaOH+CaSO3+H2O
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2、工艺流程 S: `. r- {1 `, K
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采用锻钢炉的烟气经换热降温至≤200℃,经烟道从塔底进入脱硫塔。在脱硫塔内布置若干层数十支喷嘴,喷出细微液滴雾化均布于脱硫塔溶积内,烟气与喷淋脱硫液进行充分汽液混合接触,使烟气中SO2和灰尘被脱硫液充分吸收、反应,达到脱尘除SO2的目的。经脱硫洗涤后的净烟气经塔顶除雾器脱水,经脱硫塔上部进入烟囱排入大气。脱硫循环液经塔内气液接触除SO2后,经塔底管道流入沉淀池在此将灰尘沉淀下来,清液经上部溢进入反应再生池,在池内与石灰乳液制备槽引来的石灰乳进行再生反应,再生液流入泵前循环槽补入Na2CO3,由泵打入脱硫塔顶脱除SO2循环使用。其中再生产出的CaSO3及烟气中过剩氧生成的CaSO4于沉淀池中沉淀分离。
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三、工艺优势
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1、烟气系统5 o8 m0 C9 A e: _7 \& A
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来自锻钢烟气经烟道引风机直接进入脱硫塔。脱硫塔以空塔喷淋结构。设计空速小(4.0m/s),塔压力降小(≤600Pa),脱硫集中除尘、脱硫、排烟气于一体,烟气升至塔顶进入烟囱排入大气。脱硫塔制作完毕喷砂处理后,环氧树脂防腐6遍,塔内部件主要是喷嘴和防雾器,均为304不锈钢材质。当脱硫泵出现故障时,脱硫暂停反应,烟气可通过烟囱排入大气。
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2、脱硫塔SO2吸收系统
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7 c8 J4 l8 f% x6 z烟气进入脱硫塔向上升起与向下喷淋的脱硫塔以逆流式洗涤,气液充分接触吸收SO2。脱硫塔采用喷嘴式空塔喷淋,由于喷嘴的雾化作用,分裂成无数小直径的液滴,其总表面积增大数千倍,使气液得以充分接触,气液相接触面积越大,两相传质热反应,效率越高。因此化工生产中诸多单元操作中多采用喷淋塔结构,起到高效、节能、造价低等优点。脱硫塔内碱液雾化吸收SO2及粉尘,生成Na2SO3,同时消耗了NaOH和Na2SO3。脱硫液排出塔外进入再生池与Ca(OH) 2反应,再生出钠离子并补入Na2SO3(或NaOH),经循环脱硫泵打入脱硫循环吸收SO2。
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- S8 E9 y. }5 ^在脱硫塔顶部装有除雾器,经除雾器折流板碰冲作用,烟气携带的烟尘和其他水滴、固体颗粒被除雾器捕获分离。除雾器设置定期冲洗装置,防止除雾器堵塞。. e' \, ]! c9 l3 A* d. H. R0 a: h
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3、脱硫产物处理
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5 G8 J1 n% A, Y4 @% D脱硫产物最终是石膏浆,具体为CaSO3、CaSO4还有部分被氧化的Na2SO4及粉尘。有潜水泥浆泵从沉淀池排出处理好,经自然蒸发晾干。由于石膏浆中含有固体杂质,影响石膏的质量,所以一般以抛弃法为高。排出沉淀池浆液可经水力旋流器,稠厚器增浓提固后,再排至渣场处理。; j( v) c+ ^4 R' b" ~/ M5 F% q
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4、关于二次污染的解决) Y& }; J) p0 C, E6 \/ Z
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以钠钙双碱法烟气脱硫可解决单一纳碱脱硫的二次污染问题。钠钙双碱法是以纳碱吸收SO2,其产物用石灰乳再生出纳碱继续使用,因钠钙双碱法能节省碱耗,又杜绝二次污染问题。有少量的Na2SO4不能够再生被带入石膏浆液中,经固液分离,分离的固体残渣进行回收堆放再做他用。溶液流回再生池继续使用,因此不会产生二次污染。4 @( f% v! k9 J h5 K7 y7 y
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5、方案的特点
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2 ^' Q5 f- t9 M以NaOH(Na2CO3)脱硫,脱硫液中主要为NaOH(Na2CO3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。钠基吸收液对SO2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。
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! o; f. H+ {2 ^( s; q" n脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△P≤600Pa。
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6、吸收SO2效率及主要影响因素
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PH值:PH值高,SO2吸收速率大,脱硫效率高,同时PH值高,结垢几率小,避免吸收剂表面纯化。
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. s6 b* v; G- q; l4 i0 ^0 g. x温度:温度低有利于气液传质,溶解SO2,但温度低影响反应速度,所以脱硫剂的温度不是一个独立的不变因素,取决于进气的烟气温度。
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石灰粒度及纯度:要求石灰纯度≥95%,粒度控制Pc200~300目内。
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液浆浓度:控制在10~15%。1 a" N f |* d( b, x
/ T; J) o1 Q, t# j经多年使用,双碱法脱硫工艺的缺点逐步暴露出来,主要体现在以下几个方面:( Y9 M# m, A0 O+ R, s6 H! g2 ]: a
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1、氢氧化钠或碳酸钠与二氧化硫反应同时也会与二氧化碳反应,烟气中二氧化碳含量远远高于二氧化硫含量,二氧化碳与氢氧化钠反应后生成碳酸钠,二氧化硫与氢氧化钠反应生成硫酸钠和亚硫酸钠,这2个反应是同时进行的,因二氧化碳含量大很多,故碳酸钠产生量相当大,碳酸钠部分与溶于水的二氧化硫再次反应,但二氧化硫在第一次喷淋洗涤后含量很少(部分与氢氧化钠反应生成硫酸钠和亚硫酸钠),二次反应后还会出现大量的碳酸钠排入置换系统,故二氧化碳消耗的氢氧化钙(置换后实际消耗为氢氧化钙)量很高(受脱硫效率、洗涤效率、停留时间影响)。
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6 J. c# O. }% U7 y" ^) k# L2、亚硫酸钠与石灰(氢氧化钙)反应较快(置换系统内反应),但硫酸钠与氢氧化钙很难反应,脱硫循环水中硫酸钠含量不断增加,脱硫效率不断下降,导致烟气排放超标,也导致烧碱消耗量大大增加.
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' q7 R) w2 K- I: K/ H( z. U) ~0 M3、亚硫酸钠与石灰(氢氧化钙)反应段无有效手段控制反应效率,即无法控制置换效率,导致未经置换的亚硫酸钠氧化为硫酸钠,因硫酸钠很难与氢氧化钙反应,导致浪费和影响脱硫效率。
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4、因为置换系统无法分辨氢氧化钠和氢氧化钙,故氢氧化钙在喷淋水中的含量会很高,导致结垢。
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以上原因导致双碱法脱硫系统钠碱消耗量大,长期运行成本极高,同时,结垢严重,很多脱硫系统只能在环保监测验收的时候使用,严重影响空气质量,是空气质量恶化的主要原因之一。- P- u5 a. `, ~8 Y9 Y( B1 N5 w
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