雙堿法脫硫工藝結(jié)垢問題的分析和處理

梁世燦　王志華

摘 要：雙堿法脫硫系統(tǒng)中，結(jié)垢物主要是CaSO4·2H2O和碳酸鹽為主，通過控制循環(huán)液中石膏的濃度和吸收液中的pH，并配套結(jié)垢物產(chǎn)生物的去除設(shè)施，可有效的解決雙堿法脫硫工藝中的結(jié)垢問題，有利于雙堿法脫硫工藝在實際工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鈉堿雙堿法；脫硫；結(jié)垢；堵塞；處理

雙堿法煙氣脫硫工藝是為了克服石灰石-石膏法容易結(jié)垢的缺點而發(fā)展起來的。它先用堿金屬鹽類的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反應(yīng)器中用石灰或石灰石將吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液再循環(huán)使用，最終產(chǎn)物以亞硫酸鈣和石膏的形式析出。近年來在工業(yè)爐窯中應(yīng)該很廣泛。但由于控制指標(biāo)范圍較窄，并受到投資及技術(shù)條件的限制，致使檢測結(jié)果滯后較嚴(yán)重，不能及時有效的反應(yīng)工況運行條件，從而使生產(chǎn)操作控制難度增加，導(dǎo)致雙堿法煙氣脫硫工藝運行過程中也出現(xiàn)難處理的結(jié)垢堵塞問題。

1 雙堿法脫硫工藝的原理

雙堿法脫硫的種類很多，主要有鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁-石膏法和CAL法（鈣鈣雙堿法），本文只針對鈉堿雙堿法進行分析。鈉堿雙堿法是采用NaOH或Na2CO3溶液（第一堿）堿吸收煙氣中的SO2，再用石灰石或石灰（第二堿）處理吸收液，對吸收液進行再生，再生后的吸收液循環(huán)使用，再生過程放在脫硫塔外。煙氣中的SO2最終以硫酸鈣（石膏）形式排出系統(tǒng)。

1.1 脫硫塔內(nèi)的吸收反應(yīng)（以NaOH為例）

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

1.2脫硫塔外的再生反應(yīng)（以CaO為例）

CaO+H2O=Ca（OH）2

Ca（OH）2+2NaHSO3=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O

Na2SO3+Ca（OH）2+1/2H2O=2NaOH+CaSO3·1/2H2O

1.3 氧化反應(yīng)

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2（CaSO4·2H2O）（石膏）

2 結(jié)垢問題的分析

通過對系統(tǒng)中各個部位的結(jié)垢物進行分析，發(fā)現(xiàn)，結(jié)垢中主要是CaSO4·2H2O（石膏）和碳酸鹽為主。

實踐表明，煙氣中的SO2最終是以CaSO3·1/2H2O的形式排出脫硫塔，并經(jīng)氧化反應(yīng)形成石膏排出整個吸收液循環(huán)系統(tǒng)，但如果形成的石膏沒有及時排出，會使石膏過飽和，過飽和的石膏又會經(jīng)循環(huán)泵回到脫硫塔內(nèi)，導(dǎo)致循環(huán)泵、循環(huán)管道、霧化器、脫硫塔內(nèi)部出現(xiàn)石膏結(jié)垢現(xiàn)象。

采用NaOH做為第一堿時，由于NaOH是強堿性物質(zhì)，吸收效率高，pH值也比較高。當(dāng)pH值過高時，會出現(xiàn)堿液吸收煙氣中的CO2，形成碳酸鹽結(jié)垢，這就是系統(tǒng)結(jié)垢物中出現(xiàn)碳酸鹽結(jié)垢的原因。

3 結(jié)垢問題的控制方法

通過上述分析可得出，在雙堿法煙氣脫硫工藝中，出現(xiàn)結(jié)垢的問題，總結(jié)為以下兩方面：一是石膏結(jié)垢；二是碳酸鹽結(jié)垢。針對這兩種結(jié)垢問題，最有效的控制方法：一是控制循環(huán)液中石膏的濃度在15%～20%的時候就將石膏漿液排至脫水系統(tǒng)，進行脫水處理，防止循環(huán)液中的石膏濃度過高引起后續(xù)的結(jié)垢問題；二是有效的控制吸收液中的pH值，pH值比較高時，可以大大提高脫硫的效率，但過高的PH值會帶來堿液吸收煙氣中的CO2，形成碳酸鹽結(jié)垢，經(jīng)試驗表明，將循環(huán)液中的PH控制在7.5-8.5，既可以發(fā)揮雙堿法高脫硫效率的優(yōu)勢，又可以防止循環(huán)液吸收煙氣中的CO2形成結(jié)垢。

4 結(jié)垢問題的解決方法

由于雙堿法系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的滯后性特點決定了長期運行后會出現(xiàn)系統(tǒng)中石膏結(jié)垢。為此，必須有相應(yīng)的附屬設(shè)施來處理結(jié)垢問題。目前，大部分企業(yè)主經(jīng)以采用人工拆卸管道，并對其進行敲打進行清除結(jié)垢，該方法工作強度大，且難度也非常大，對相應(yīng)的設(shè)備損壞也比較嚴(yán)重。為此采取《硫酸鈣溶解行為初探》中提供的方法：以碳酸氫銨溶液將硫酸鈣晶體結(jié)垢物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后轉(zhuǎn)換成懸浮在介質(zhì)中的粒度強小的碳酸鈣沉淀物，這些沉淀物可以通過流動的介質(zhì)順利排出管線系統(tǒng)之外，以此達到解決雙堿法脫硫工藝結(jié)垢物堵塞的目的。

5 結(jié)束語

通過對現(xiàn)有雙堿法煙氣脫硫工藝的分析，徹底解決雙堿法運行過程中出現(xiàn)的結(jié)垢問題，一方面是要通過控制結(jié)垢物的產(chǎn)生，主要是控制石膏的深度和pH值；另一方面是配套結(jié)垢物產(chǎn)生后的處理處置方法，主要通過化學(xué)法去除結(jié)垢物，防止管道和相應(yīng)該的設(shè)施出現(xiàn)堵塞問題。在雙堿法脫硫工藝中應(yīng)以預(yù)防結(jié)垢物的產(chǎn)生為主，配合結(jié)垢物產(chǎn)生物的去除設(shè)施為輔的形式，可有效的解決雙堿法脫硫工藝中的結(jié)垢問題，有利于雙堿法脫硫工藝在實際工程中的應(yīng)用。

參考文獻

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作者簡介：梁世燦（1985，9-），男，助理工程師，從事鍋爐煙氣濕法脫硫工作。

王志華（1984，12-），女，助理工程師，從事鍋爐煙氣濕法脫硫工作。endprint