双碱法脱硫工艺,双碱法脱硫技术介绍

双碱法脱硫工艺

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

一、工艺特点

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。

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。

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%。

3、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。

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。

二、工艺原理

1、反应原理

SO2吸收反应:Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑

吸收剂再生反应:CaO+H2O→Ca(OH) 2

Ca(OH) 2+Na2SO3+H2O→2NaOH+CaSO3+H2O

2、工艺流程

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。

三、工艺优势

1、烟气系统

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。

2、脱硫塔SO2吸收系统

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.

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。

3、脱硫产物处理

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。

双碱法脱硫技术介绍

北极星大气网讯:1、双碱法烟气脱硫技术介绍

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。

2、双碱法脱硫技术工艺基本原理

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-;使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2.生成HSO32-、SO32-与SO42-,反应方程式如下:

一、脱硫反应:

Na2CO3+ SO2→ Na2SO3+ CO2↑(1)

2NaOH + SO2→ Na2SO3+ H2O(2)

Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3(3)

其中:

式(1)为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应;

式(2)为再生液pH值较高时(高于9时),溶液吸收SO2的主反应;

式(3)为溶液pH值较低(5~9)时的主反应。

二、氧化过程(副反应)

Na2SO3+ 1/2O2→ Na2SO4(4)

NaHSO3+ 1/2O2→ NaHSO4(5)

三、再生过程

Ca(OH)2+ Na2SO3→ 2NaOH + CaSO3(6)

Ca(OH)2 + 2NaHSO3→ Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O+3/2H2O(7)

四、氧化过程

CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4(8)

式(6)为第一步反应再生反应,式(7)为再生至pH>9以后继续发生的主反应。脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出,然后将其用泵打入石膏脱水处理系统,再生的NaOH可以循环使用。

本钠钙双碱法脱硫工艺,以石灰浆液作为主脱硫剂,钠碱只需少量补充添加。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液,脱硫系统不会出现结垢等问题,运行安全可靠。由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多,能在较小的液气比条件下,达到较高的二氧化硫脱除率。

(三)双碱法湿法脱硫的优缺点

与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比,双碱法原则上有以下优点:

(1)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;

(2)吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在塔外,这样避免了塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了操作费用;同时可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔,使系统更紧凑,且可提高脱硫效率;

(3)钠基吸收液吸收SO2速度快,故可用较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般在90%以上;

(4)对脱硫除尘一体化技术而言,可提高石灰的利用率。

缺点是:

NaSO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生,需不断的补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消耗量。另外,Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。

总之,双碱法脱硫技术是国内外运用的成熟技术,是一种特别适合中小型锅炉烟气脱硫技术,具有广泛的市场前景。

(四)双碱法(TFGD)脱硫工艺主要技术特点

双碱法(TFGD)脱硫工艺主要技术特点如下:

(1)采用钠碱作为二氧化硫吸收剂,脱硫液在塔外用石灰再生,因此吸收塔内不会出现结垢的现象。

(2)由于钠碱与二氧化硫的反应速度要比其它吸收剂的反应速度快很多,因此在相同脱硫率的情况下,脱硫循环液的用量只是石灰石/石膏法的1/5.节能效果显著。

(3)适用范围广,适应低、中、高硫烟气。

(4)吸收塔入口采用急冷喷淋降温装置,通过计算机的模拟计算,保证了入塔的温度降为90℃以下。入口处材料经过特殊处理,既保证耐高温的冲击,还耐腐蚀、耐磨损。

(5)吸收塔底层采用先进可靠的单回路喷淋设计,吸收塔底层气液接触区为强化传质栅格层。对设计参数采取计算机模拟设计、700MW实际工程经验相结合的方式,优化脱硫塔及塔内构件的布置,保证脱硫塔内烟气的稳定流动和脱硫液的均匀喷淋;众多应用实例证明该技术塔内传质稳定、气液接触充分,可保证系统的高效、稳定运行,达到最佳脱硫效果。

(6)采用独有的喷嘴布置形式,其中120°喷嘴布置在喷淋层内圈,90°喷嘴布置在喷淋层外围。如此布置可对整个塔体有效横截面(烟气分布横截面)进行充分合理地覆盖,横截面喷淋量均匀,气液接触面积与接触几率大,有效提高了脱硫效率。同时亦尽可能减少喷淋到塔壁上的浆液量。

(7)吸收塔喷淋层采用高级的大流量实心锥喷嘴,采用螺旋式紧凑型设计,脱硫液通过螺旋体中心形成实心锥形喷射,覆盖均匀,喷射速率高,喷射角度精确,雾化效果好。同时,畅通的通道设计可最大程度避免阻塞现象。喷嘴采用先进的快开接口,可实现其快速拆卸,便于安装、更换,有效减少维护检修的工作时间及工作量。

(8)工艺技术成熟,装置运行可靠性高。

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