簡論雙堿法脫硫技術的具體運用方法

劉力豪

【摘要】本文對加熱爐煙氣脫硫系統采用的“鈉-鈣雙堿法”的化學原理及技術工藝流程，闡述了該脫硫技術的特點，同時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，運行費用相對較低，操作方便，無二次污染，廢渣可綜合利用，是當前較為理想的實用型脫硫技術。

【關鍵詞】高溫煙氣；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已連續多年超過2000萬t，居世界首位。對燃燒后的煙氣實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，而濕法脫硫中又以濕式鈣法 為主。濕式鈣法的優點是效率和脫硫劑的利用率高，缺點是設備易結垢，嚴重時造成設備、 管道堵塞而無法運行。

一、脫硫技術原理

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，對二氧化硫親和力強，反應產物不易結垢的堿性吸收液（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，形成亞硫酸鈣，再經氧化，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入后續的脫水處理。再生后的氫氧化鈉溶液返回吸收塔吸收二氧化硫，循環使用。其技術的特點是鈉堿吸收劑對二氧化硫親和力強，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 遇到的結垢、堵塞問題。采用鈉堿吸收劑，可降低液氣比，減少動力消耗，降低運行成本.脫硫副產物經脫水與爐渣混合后排放，對環境不產生二次污染。

二、方案設計

1.設計參數（單臺加熱爐）

2.方案設計說明

根據現場條件，計劃除油、脫硫塔設計安裝在室外，除油、脫硫“一爐一塔”，采用氧化鈣作為脫硫固硫劑。在脫硫設備底部設置循環水池，冬天運行時，由于循環水溫度在30℃左右，循環水池不會結冰。

脫硫塔采用湍流式傳質塔，內安裝湍流器，傳質塔可建得很小，水量也用得很少。在湍流場中，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。設備運行時設備本體溫度在30～40℃，另外脫硫設備內部設有傳動部件，設備外部不考慮保溫，循環水管道、自動清洗管道、渣漿管道做伴熱、保溫以達到防凍的目的。為防止凈化煙氣溫度下降出現冷凝水，脫硫設備出口至風機的煙道做保溫處理。

三、工藝系統布置

本項目的鈉-鈣雙堿法脫硫工藝系統主要包括除油、除塵工藝系統和煙氣脫硫工藝系統。

1.除油、除塵工藝系統

1.1煙氣洗滌脫油、除塵

來自加熱爐的煙氣進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生器中充分接觸。通過上述過程，大部分油類物質和粉塵進入水中，完成煙氣脫油和除塵。脫油除塵后的煙氣進入脫硫塔。

1.2油水及泥水分離

進入水中的油類物質和粉塵經塔下循環水池沉降、浮油后，采用撇油機將浮油撇入儲油池；對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；上部的清液再用泵送回沉降池循環使用。

2.煙氣脫硫工藝系統

2.1吸收系統

采用“一爐一塔”設計；塔內裝有除霧裝置，可有效實現氣液分離，確保排放煙氣中的含濕量≤75mg/Nm3，對除霧器采用高壓反沖洗等有效措施防止上述設備結垢和堵塞。煙氣在塔內的流速、停留時間和氣液接觸是否完全及塔的阻力等因素和參數，直接影響對煙氣中的煙塵、二氧化硫的捕集、吸收和轉化。因此為強化捕集、吸收和轉化過程，降低設備投資和運行費用，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間；②氣流分布均勻；③操作彈性大，穩定性強；④壓降小，能耗低。

2.2脫硫劑儲存、制備、輸送系統

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

采用斗提機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行消化和配漿。粉倉出口下設有手動插板門和電動給料機進行定量卸料。

2.3工藝水系統

工藝水輸送到各用水點，包括制漿用水；除塵、降溫水；脫硫塔補充水；循環管道沖洗水；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脫硫液循環再生系統

脫硫液循環系統為內循環設置，C/D共用一套清液循環系統。硫液循環使用，以減少系統水耗，降低運行成本。脫硫液再生系統主要包括混合池、再生氧化池、再生泵等設備和設施。脫硫過程中形成的亞硫酸鈉經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，吸收液循環使用。

2.5脫硫渣處理系統

為了不使脫硫副產物對環境造成二次污染，副產物處理系統簡單，運行可靠，事故率低，易于維護，脫硫渣采用行車式抓斗機撈出、瀝干。

2.6電器、控制系統

該工程控制系統采用上位機+PLC系統，操作人員通過脫硫操作室上位機進行整套工藝系統的運行參數設置，實現對脫硫除塵系統的順序自動啟停，運行參數自動檢測和存儲，并對關鍵參數實行自動調節。脫硫系統的電器和控制系統滿足裝置獨立運行的控制要求。電器設備控制包括手動機旁就地控制或柜上集中控制。

3.工藝系統流程

3.1加熱爐煙氣脫硫除塵系統工藝流程

鈉-鈣雙堿法工藝流程

1.除油塔 2.脫硫塔 3.除油循環池 4.脫硫循環池 5.再生攪拌池 6.沉淀池 7.清水池8.螺旋給料機9.制漿罐 10.溶堿罐 11.循環水泵 12.氧化鈣儲倉 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除油、除塵后，進入脫硫塔中的湍流發生器。在湍流發生器中，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，脫硫反應的副產物被泵入石灰漿液再生成難溶的亞硫酸鈣，排入沉淀池進行固液分離，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，經羅茨風機鼓入的空氣氧化成石膏，經沉淀后由行車式抓斗機撈出，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行溶解和貯存，再由氫氧化鈉補充泵連續補充至清液池。采用斗提機將外購生石灰輸送至石灰粉倉，定量加入制漿池中進行消化和配漿，再由漿液泵連續補充至混合再生池。

參考文獻：

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[2]雷仲存，工業脫硫技術，化學工業出版社，2001年第1版， 265、274、279