簡論雙堿法脫硫技術(shù)的具體運(yùn)用方法

劉力豪

【摘要】本文對(duì)加熱爐煙氣脫硫系統(tǒng)采用的“鈉-鈣雙堿法”的化學(xué)原理及技術(shù)工藝流程，闡述了該脫硫技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)指出了雙堿法脫硫工藝需解決的問題。研究表明：鈉-鈣雙堿法脫硫工藝脫硫效率高，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，操作方便，無二次污染，廢渣可綜合利用，是當(dāng)前較為理想的實(shí)用型脫硫技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】高溫?zé)煔?；脫硫；鈉-鈣雙堿法；

煤炭的大量燃燒是造成大氣中SO2含量升高和煙塵污染的直接原因。我國排放的SO2已連續(xù)多年超過2000萬t，居世界首位。對(duì)燃燒后的煙氣實(shí)施脫硫是目前世界上控制SO2污染的主要手段。濕法脫硫占世界80% 以上的脫硫市場(chǎng)，而濕法脫硫中又以濕式鈣法 為主。濕式鈣法的優(yōu)點(diǎn)是效率和脫硫劑的利用率高，缺點(diǎn)是設(shè)備易結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)造成設(shè)備、 管道堵塞而無法運(yùn)行。

一、脫硫技術(shù)原理

本方案采用雙堿法脫硫，鈉鈣雙堿法脫硫工藝是使用溶解度大，對(duì)二氧化硫親和力強(qiáng)，反應(yīng)產(chǎn)物不易結(jié)垢的堿性吸收液（如氫氧化鈉或碳酸鈉溶液）吸收煙氣中的二氧化硫，形成亞硫酸鈉和硫酸鈉的漿液。上述漿液流入再生、氧化池后，與石灰乳反應(yīng)，形成亞硫酸鈣，再經(jīng)氧化，形成硫酸鈣和氫氧化鈉。上述過程中，亞硫酸鈣和硫酸鈣沉淀進(jìn)入后續(xù)的脫水處理。再生后的氫氧化鈉溶液返回吸收塔吸收二氧化硫，循環(huán)使用。其技術(shù)的特點(diǎn)是鈉堿吸收劑對(duì)二氧化硫親和力強(qiáng)，吸收速度快。鈉堿吸收劑溶解度大，從而可以避免石灰法脫硫系統(tǒng) 遇到的結(jié)垢、堵塞問題。采用鈉堿吸收劑，可降低液氣比，減少動(dòng)力消耗，降低運(yùn)行成本.脫硫副產(chǎn)物經(jīng)脫水與爐渣混合后排放，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。

二、方案設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)參數(shù)（單臺(tái)加熱爐）

2.方案設(shè)計(jì)說明

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，計(jì)劃除油、脫硫塔設(shè)計(jì)安裝在室外，除油、脫硫“一爐一塔”，采用氧化鈣作為脫硫固硫劑。在脫硫設(shè)備底部設(shè)置循環(huán)水池，冬天運(yùn)行時(shí)，由于循環(huán)水溫度在30℃左右，循環(huán)水池不會(huì)結(jié)冰。

脫硫塔采用湍流式傳質(zhì)塔，內(nèi)安裝湍流器，傳質(zhì)塔可建得很小，水量也用得很少。在湍流場(chǎng)中，液體的比表面積比起噴淋塔、填料塔、板式塔的液體比表面積可成數(shù)十倍的增加。除油塔也采用湍流式洗滌除油塔以提高除油效率。設(shè)備運(yùn)行時(shí)設(shè)備本體溫度在30～40℃，另外脫硫設(shè)備內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)部件，設(shè)備外部不考慮保溫，循環(huán)水管道、自動(dòng)清洗管道、渣漿管道做伴熱、保溫以達(dá)到防凍的目的。為防止凈化煙氣溫度下降出現(xiàn)冷凝水，脫硫設(shè)備出口至風(fēng)機(jī)的煙道做保溫處理。

三、工藝系統(tǒng)布置

本項(xiàng)目的鈉-鈣雙堿法脫硫工藝系統(tǒng)主要包括除油、除塵工藝系統(tǒng)和煙氣脫硫工藝系統(tǒng)。

1.除油、除塵工藝系統(tǒng)

1.1煙氣洗滌脫油、除塵

來自加熱爐的煙氣進(jìn)入湍流式洗滌除油塔。用水做洗滌劑，使水與含油煙氣和粉塵在湍流發(fā)生器中充分接觸。通過上述過程，大部分油類物質(zhì)和粉塵進(jìn)入水中，完成煙氣脫油和除塵。脫油除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫塔。

1.2油水及泥水分離

進(jìn)入水中的油類物質(zhì)和粉塵經(jīng)塔下循環(huán)水池沉降、浮油后，采用撇油機(jī)將浮油撇入儲(chǔ)油池；對(duì)于沉降池底部的油泥，采用渣漿泵將其輸送至泥水分離池。經(jīng)沉降后的油泥由人工撈出送本廠污水處理廠油泥處置系統(tǒng)；上部的清液再用泵送回沉降池循環(huán)使用。

2.煙氣脫硫工藝系統(tǒng)

2.1吸收系統(tǒng)

采用“一爐一塔”設(shè)計(jì)；塔內(nèi)裝有除霧裝置，可有效實(shí)現(xiàn)氣液分離，確保排放煙氣中的含濕量≤75mg/Nm3，對(duì)除霧器采用高壓反沖洗等有效措施防止上述設(shè)備結(jié)垢和堵塞。煙氣在塔內(nèi)的流速、停留時(shí)間和氣液接觸是否完全及塔的阻力等因素和參數(shù)，直接影響對(duì)煙氣中的煙塵、二氧化硫的捕集、吸收和轉(zhuǎn)化。因此為強(qiáng)化捕集、吸收和轉(zhuǎn)化過程，降低設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，脫硫塔需滿足以下要求：①氣液間有足夠的接觸面積和接觸時(shí)間；②氣流分布均勻；③操作彈性大，穩(wěn)定性強(qiáng)；④壓降小，能耗低。

2.2脫硫劑儲(chǔ)存、制備、輸送系統(tǒng)

袋裝石灰粉采用卸料器、螺旋輸料器自動(dòng)給料。將購入的氫氧化鈉定量加入氫氧化鈉溶解罐中進(jìn)行溶解和貯存，再由氫氧化鈉補(bǔ)充泵連續(xù)補(bǔ)充至清液池內(nèi)；再經(jīng)再生泵輸送至脫硫塔下循環(huán)水池，通過循環(huán)泵送至脫硫塔。循環(huán)吸收液在吸收SO2后流入塔下循環(huán)水池，經(jīng)再生泵排至再生池。

采用斗提機(jī)將外購袋裝生石灰粉輸送至石灰粉倉，再定量加入制漿池中進(jìn)行消化和配漿。粉倉出口下設(shè)有手動(dòng)插板門和電動(dòng)給料機(jī)進(jìn)行定量卸料。

2.3工藝水系統(tǒng)

工藝水輸送到各用水點(diǎn)，包括制漿用水；除塵、降溫水；脫硫塔補(bǔ)充水；循環(huán)管道沖洗水；脫硫塔沖洗用水和除霧器沖洗用水。工藝水系統(tǒng)包括工藝水管道、脫硫塔沖洗水管道、除霧器沖洗水箱、除霧器沖洗水泵。

2.4脫硫液循環(huán)再生系統(tǒng)

脫硫液循環(huán)系統(tǒng)為內(nèi)循環(huán)設(shè)置，C/D共用一套清液循環(huán)系統(tǒng)。硫液循環(huán)使用，以減少系統(tǒng)水耗，降低運(yùn)行成本。脫硫液再生系統(tǒng)主要包括混合池、再生氧化池、再生泵等設(shè)備和設(shè)施。脫硫過程中形成的亞硫酸鈉經(jīng)再生泵送至氧化池再生后，形成亞硫酸鈣，并以半水化合物的形式沉淀下來，使鈉離子得到再生，吸收液循環(huán)使用。

2.5脫硫渣處理系統(tǒng)

為了不使脫硫副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成二次污染，副產(chǎn)物處理系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠，事故率低，易于維護(hù)，脫硫渣采用行車式抓斗機(jī)撈出、瀝干。

2.6電器、控制系統(tǒng)

該工程控制系統(tǒng)采用上位機(jī)+PLC系統(tǒng)，操作人員通過脫硫操作室上位機(jī)進(jìn)行整套工藝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫除塵系統(tǒng)的順序自動(dòng)啟停，運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和存儲(chǔ)，并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。脫硫系統(tǒng)的電器和控制系統(tǒng)滿足裝置獨(dú)立運(yùn)行的控制要求。電器設(shè)備控制包括手動(dòng)機(jī)旁就地控制或柜上集中控制。

3.工藝系統(tǒng)流程

3.1加熱爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程

鈉-鈣雙堿法工藝流程

1.除油塔 2.脫硫塔 3.除油循環(huán)池 4.脫硫循環(huán)池 5.再生攪拌池 6.沉淀池 7.清水池8.螺旋給料機(jī)9.制漿罐 10.溶堿罐 11.循環(huán)水泵 12.氧化鈣儲(chǔ)倉 13.石灰漿液泵14.加堿泵15.再生泵 16.渣漿泵

3.2工藝流程說明

來自加熱爐的煙氣經(jīng)除油、除塵后，進(jìn)入脫硫塔中的湍流發(fā)生器。在湍流發(fā)生器中，煙氣中的二氧化硫與脫硫液充分接觸，形成亞硫酸鈉，完成煙氣凈化。凈化后的煙氣經(jīng)脫硫塔上部除霧器的高效氣液分離，脫水除霧后，通過煙道、煙囪排空。脫硫吸收液在吸收SO2后由吸收塔塔底排放口泵至混合再生池。在混合再生池中，脫硫反應(yīng)的副產(chǎn)物被泵入石灰漿液再生成難溶的亞硫酸鈣，排入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀池分離出來的上清液溢流到清液池，與泵入的氫氧化鈉漿液混合；沉淀下來的含水率較低的亞硫酸鈣漿液在混合再生池中，經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)鼓入的空氣氧化成石膏，經(jīng)沉淀后由行車式抓斗機(jī)撈出，上清液返回清液池。

脫硫吸收液的制備和脫硫劑再生工藝為：將購入的氫氧化鈉定量加入氫氧化鈉溶解罐中進(jìn)行溶解和貯存，再由氫氧化鈉補(bǔ)充泵連續(xù)補(bǔ)充至清液池。采用斗提機(jī)將外購生石灰輸送至石灰粉倉，定量加入制漿池中進(jìn)行消化和配漿，再由漿液泵連續(xù)補(bǔ)充至混合再生池。

參考文獻(xiàn)：

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