双碱法脱硫技术方案(3)

旋流板塔自1974年首次用与衢州化工公司碳铵干燥尾气回收氨以来，已广泛用作中小氮肥厂的半水煤气脱硫塔、饱和热水塔，除尘、冷却、冷凝塔等，也用与环保行业脱除烟气和废气中的飞灰、SO2、NOx、H2S及铅、贡蒸汽等，取得了巨大的环保效益和社会效益，获得1978年全国科技大奖和1984年国家发明奖。至90年代，在国家自然科学基金和省自然科学基金（各二次）的资助下，以谭天恩教授为首的研究小组又对旋流塔板上的气液运动，传质效率、放大效应等进行了深入的研究，并获得化工部1993年科技进步二等奖、国家教委1996年科技进步三等奖、1999年浙江省环境环保科技进步二等奖。

从二十世纪80年代前期开始，旋流板塔开始用于小型锅炉的烟气脱硫研究，在实验室的基础上对同时脱硫、除尘、除雾相关的工程性问题进行了深入研究。旋流板塔石灰/石灰石法、以及双碱法、电石渣和废碱液脱硫技术作为实用可靠的脱硫除尘技术，具有投资和运行费用低、操作弹性大、管理和维护方便等优点，现已逐渐推广应用与电力、化工、矿冶、轻工等行业的烟气脱硫除尘和其他工业废气治理。

2.2.2旋流板塔工作原理

旋流板塔为圆柱形塔体，塔内根据西药装设各种不同类型的旋流塔板。

工作时，烟气由塔低切向进塔，在塔板叶片的导向作用下使烟气旋转上升，并在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴，增加气页间的接触面积；液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，并被甩到塔壁上，然后沿塔壁流下， 12

某厂1石灰窑烟气脱硫项目

通过溢流装置到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。所以即使在同等液体气比的状态下，随着塔内塔板的增加，其脱硫除尘效率将不断提高；同时，液体在与气体充分接触后又能有效地利用离心力作用惊醒气液分离—避免了雾沫夹带现象，其气液负荷壁常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄、开孔率大而使压降较低，达到同样的效果时的压降壁常用塔板约少一般，因此，综合性能优于常用板塔。

由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收（脱硫）的效果好；气体中的尘粒也易被水雾粘附而出去，此外尘粒及雾滴受离心力甩到塔壁后，亦使之被粘附而除去，从而使气流带出塔的尘粒和雾滴很少。旋流板塔上部装有组合除雾装置，减少塔出后烟气带水的危害。

2.3空塔喷淋脱硫技术

空塔喷淋具有压降低，雾化效果好，喷雾均匀，覆盖面积大，气液流通量大，操作弹性宽，除尘效率高，不易堵塞，效率稳定等优点，它在炉外烟气湿法脱硫方面得到广泛应用，早在而使世纪八十年代已在美国、日本及欧洲就有广泛应用，尤其在石灰/石灰石—石膏法烟气脱硫技术方面，因其耐磨性好，防堵塞性能优，喷雾喷嘴加工易于掌握，所以显示出独到的优势。今年来，随着钠钙双碱法烟气脱硫技术工艺得到普遍选择，空塔喷淋脱硫技术更有着极大的发挥空间。

空塔喷淋的脱硫效率与旋流板塔相媲美，三层全开都可达到90％－95％，运行管理好了可达到97％左右。单开某一层，它的脱硫效率要高与旋流板塔；他的气液比比旋流板塔略低，占1/2—1/3；系统阻力比旋流板塔略低，占1/2—1/3；除此以外，它适合于塔径大小的变化，就是说吸收塔直径大些小些都可以采用空塔喷淋技术。

空塔喷淋技术的工作原理是：空塔喷淋塔体为圆柱形塔体，塔内根据需要装设不同材料的喷淋母管和不同材料的喷嘴，分三层布置。喷淋母管可以是玻璃钢的也可以是不锈钢的，喷嘴可以是碳化硅的，也可以是特富隆的，也可以是不锈钢的，工作时烟气由塔底部进入，碱性吸收液由泵打入喷淋母管，经喷嘴从塔上部均匀喷出。这时，喷出的碱性吸收液和上流的烟气充分接触，钠碱液液滴、液雾与烟气中的SO2剧烈碰撞，经反应生成Na2SO3或者生成NaHSO3或者生成 13

某厂1石灰窑烟气脱硫项目

少量Na2SO4、NaHSO4，反应后的液体流出塔外，自流到循环池。脱硫后的净烟气，经吸收塔体上部的两级除雾器除水后由烟囱排出。

旋流塔板、空塔喷淋层图：

图：

2.4钠钙双碱法工艺反应原理

该法使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2生成HSO31-SO32-SO42-,反应方程式如下：

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一、脱硫过程

Na2CO3 + SO2 = Na2SO3CO2 (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PH值较高时（高与9时）,溶液吸收SO2的主要反应； 式（3）为溶液PH值较低（5-9）时的主反应.

二、氧化过程（副反应）

Na2CO3 + 1/2O2 = Na2SO4 （4） 2NaHSO3 + 1/2O2 = NaHSO4 （5）

三、再生过程

2NaHSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + NaOH + H2O （6） Na2SO3 + Ca(OH)2 = NaOH + CaSO3 （7）

式（6）为第一步再生反应，式（7）为再生至pH大于9以后继续发生的主反应。 本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以钠碱作为主脱硫剂，石灰为助脱硫剂。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度比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的而氧化硫脱除率。

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第三章 脱硫工程内容

3.1脱硫工艺流程

本方案工艺流程只要包括五部分：烟气系统、SO2吸收系统、吸收液循环及再生系统、脱硫查处理系统、电器控制系统，祥见工艺流程图。

1）烟气系统

本方案采用两炉一塔，即两座吸收塔处理两台锅炉烟气，烟气系统具体流程为： 锅炉的烟气首先分别经电除尘器除去大部分烟尘后，通过引风机分别进入脱硫系统。在脱硫系统中，烟气先经过喷淋短管的预脱硫除尘和降温，然后切向进入吸收塔，在塔内完成脱硫洗涤，净化后的烟气由塔内除雾器脱水，通过烟囱排空。 另外，烟气系统设有旁路烟道，旁路烟道上有电动挡板，方便切换，在咽气入口、出口烟道上都设有挡板确保系统安全运行。

2）SO2吸收系统

本工程所采用的是钠钙双碱法脱硫工艺。

在吸收塔内，脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应，生成亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和少量的硫酸钠等物质。脱硫并除尘后的净咽气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。

3）吸收液循环及再生系统

脱硫液在脱硫塔内与二氧化硫充分接触、反应后，流入循环池，部分溶液通过再生泵打入再生池，与来自石灰浆液池中的石灰浆液进行再生反应。反应后进入沉淀池进行沉淀，上清液返回循环池，沉淀物进入脱硫渣处理系统。在循环池中补充一定量的钠碱液后，脱硫液由循环泵泵入脱硫塔循环使用。整个脱硫液循环系统形成闭路循环，不会产生废水，没有废水外排，不会产生二次污染。

4）脱硫渣处理系统

脱硫液在再生池再生后，钠碱得到再生，二氧化硫以半水亚硫酸钙的形式在沉淀池内沉淀下来，上清液回流到脱硫液系统中循环使用，沉降物通过渣浆泵进入真空带式过滤机进行脱水，最终脱硫渣堆放或其他利用。

脱硫渣的再生利用途径

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半水亚硫酸钙配以合成树脂可生产一种称为钙塑的新型复合材料。这类材料兼有木材和纸的性能，具有耐热、耐水、耐寒、防震隔音等特性，广泛用作室内装修、家具制作、包装纸的材料，并可用作建筑材料，如建筑施工的模板等。

用于道路回填材料，随着城乡环境建设的发展，大规模公路建设对路基回填材料的需求和质量要求也越来越高，充分利用脱硫渣作为修筑道路的回填材料，即可为城市筑路提供材料来源，又解决了工厂废渣的处理，其经济、社会、环境效益将十分明显。

建筑业：对脱硫渣、飞灰、水泥进行混合，通过固化可以制造建筑材料。 还可用于粘合剂、水泥微孔混凝土及纤维板的材料。

5）电器控制系统

电器控制系统主要包括DCS系统、电器控制与保护、照明及检修系统、防雷接地系统及安全滑触线、通讯系统、电缆和电缆构筑物、防火阻燃设施、电气设备布置。

3．2脱硫工程内容

3．2．1烟气系统

3．2．1．1 技术要求

（1）系统概述

从锅炉引风机后引出的烟气进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，经烟囱排入大气。烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入烟气脱硫的烟气超溢和烟气脱硫装置故障停运时，烟气由傍路挡板经烟囱排放。

（2）设计原则

当锅炉从50％倒100％的工况条件下，烟气脱硫装置的烟气系统都能正常运行，并且在满负荷工况下进烟温度加10℃裕量条件下仍能安全连续运行。

事故状态下，烟气脱硫装置最大安全运行烟气温度按180℃设计，超过180℃能

够安全运行30分钟，当温度达到190℃时，全流量的旁路挡板立即打开。 在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置密封挡板，用于锅炉运行期间脱硫装置的 16

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隔断和维护，旁路挡板具有快速开启的功能，全关到全开的开启时间0——45s。 压力表、温度计等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上。

在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。

所有的烟气挡板门易于操作，在最大压差的作用下具有优良的严密性。

3．2．1．2烟道及其附件

3．2．1．2．1技术要求

根据本章节的规范和要求，烟道管材、烟道挡板、管道膨胀节（法兰连接）、分流板、导向板、垫圈和螺栓材料，通道设施及所有其他必要的附件都须符合相应要求。

烟道由足够强度的钢板制造，能承受所有的荷重条件，并且是气密性的焊接结构。

吸收塔入口烟道采用5mm钢板，内衬玻璃鳞片防腐。

吸收塔出口烟道里（湿烟气区），除了导流板之外，不安装内珩架，加强筋，斜撑或其他内部件。

排水设施的大小考虑最大排水量，排水设施由能满足周围环境要求的材料制作。排水返回到烟气脱硫排水坑或吸收塔液池。

在装置停运期间，烟道（尤其是旁路烟道）采取合适的措施避免腐蚀。俄要引起注意的是每台锅炉的现有烟道靠近烟囱段，由于它们既排放烟气脱硫的洁净烟气也排放未处理烟气（在旁路运行时），因而该段烟道即与烟道的接口处要采取适应在所有温度（也包括故障）情况下的防腐措施。

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