双碱法脱硫工艺简介 当前位置:首页废气治理脱硫脱硝
 

    目前世界上烟气脱硫技术(FGD)有上百种,具有实用价值的工艺仅十几种,分别适应不同的场合和要求。以下是几种脱硫技术的比较:
  1.1干法
  干法脱硫是在无液相介入的完全干燥状态下进行脱硫的,脱硫产物为干粉状。干法常用的有炉内喷钙(石灰/石灰石),金属吸收等。干法脱硫属传统工艺,脱硫率普遍不高(<50%),工业应用较少。
  1.2半干法
  半干法脱硫是利用烟气显热蒸发脱硫浆液中的水份,同时在干燥过程中,脱硫剂与烟气中的SO2发生反应,并使最终产物为干粉状。由于该方法加入系统的脱硫剂是湿的,而从系统出来的脱硫产物是干的,故称之为半干法。半干法使用较多的有喷雾干燥法烟气脱硫、循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)和增湿灰循环烟气脱硫(NID法)等。采用半干法脱硫时,脱硫剂的利用率低,脱硫效率也不高,故而应用也不是很多。
  1.3湿法
  湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法,占脱硫总量的80%以上。湿法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、双碱法、金属氧化物法等。其中石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、双碱法以及金属氧化物中的氧化镁法使用较为普遍。
  (1)石灰石/石灰法
  石灰石法采用200~300目大小的石灰石粉,将其制成石灰石浆液,在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触,从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统与石灰石粉化浆系统,由于石灰石活性较低,需通过增大吸收液的喷淋量,提高液气比,来保证足够的脱硫效率,因此运行费用较高。石灰法是用石灰粉代替石灰石,石灰活性大大高于石灰石,可提高脱硫效率,石灰法主要存在的问题是塔内容易结垢,引起气液接触器(喷头或塔板)的堵塞。
  (2)钠碱法
  钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的SO2,并可副产高浓度SO2气体或Na2SO3,它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点,适合于烟气S02浓度比较高的废气S02吸收处理。但也存在副产回收困难、投资较高、运行费用高等缺点。
  (3)氨法
  氨法采用氨水作为SO2的吸收剂,SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。根据吸收液再生方法的不同,氨法可分为氨-酸法、氨-亚硫酸氨法和氨-硫酸氨法。
  氨法主要优点是脱硫效率高(与钠碱法相同),副产物可作为农业肥料。
  由于氨易挥发,使吸收剂消耗量增加,脱硫剂利用率不高;脱硫对氨水的浓度有一定的要求,若氨水浓度太低,不仅影响脱硫效率,而且水循环系统庞大,使运行费用增大;浓度增大,势必导致蒸发量的增大,对工作环境产生影响,而且氨易与净化后烟气中的SO2反应,形成气溶胶,使得烟气无法达标排放。
  氨法的回收过程也是较为困难的,投资费用较高,需配备制酸系统或结晶回收装置(需配备中和器、结晶器、脱水机、干燥机等),系统复杂,设备繁多,管理维护要求高。
  (4)金属氧化物法
  常用的金属氧化物法是氧化镁法。氧化镁与SO2反应得到亚硫酸镁与硫酸镁,它们通过煅烧可重新分解出氧化镁,同时回收较纯净的SO2气体,脱硫剂可循环使用。由于氧化镁活性比石灰高,故而脱硫效率也较石灰法高。它的缺点是氧化镁回收过程需煅烧,工艺较复杂,但若直接采用抛弃法,镁盐会导致二次污染,总体运行费用也较高。
  (5)双碱法
  双碱法(Na2CO3/Ca(OH)2)是在石灰法基础上结合钠碱法,利用钠盐易溶于水,在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2,吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生,从而使得钠离子循环吸收利用。该工艺综合石灰法与钠碱法的特点,解决了石灰法的塔内易结垢的问题,又具备钠碱法吸收效率高的优点。
  脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙(氧化后),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;或将其氧化后制成石膏;或者直接将其与粉煤灰混合,可增加粉煤灰的塑性,增加粉煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁法相比,钙盐不具污染性,因此不产生废渣二次污染。
  目前湿法脱硫技术应用广泛,占有全世界FGD装置总量的85%以上。其中双碱法由于脱硫工艺简单,运行稳定性好,脱硫效率高,脱硫成本低,适合我国国情,因而在我国应用较为广泛。结合玻璃窑烟气治理的的具体情况,从工艺成熟性、系统稳定性、工程投资、运行费用等方面综合考虑,选择采用双碱法脱硫工艺。

    双碱法脱硫工艺简介

    双碱法是中小型锅炉应用较广的烟气脱硫技术,是为了克服石灰石一石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。双碱法种类较多,最常用的是钠钙双碱法。

    钠-钙双碱法【Na2CO3--Ca(OH)2】采用纯碱吸收SO2,石灰还原再生,再生后吸收剂循环使用,无废水排放。
    在工艺先进、运行可靠和经济合理的原则下,为了最大限度的减小一次性投资、节能降耗和系统维护方便,设计工艺流程。
    烟气经布袋除尘器除尘,再进入脱硫塔。烟气在导向板作用向上螺旋,并与脱硫液接触,将脱硫液雾化成直径0.1-1.0mm的液滴,形成良好的雾化吸收区。烟气与脱硫液中的碱性脱硫剂在雾化区内充分接触反应,完成烟气的脱硫吸收和进一步除尘。经脱硫后的烟气向上通过塔侧的出风口直接进入风机并由烟囱排放。
    脱硫液采用外循环吸收方式。吸收了SO2的脱硫液流入再生池,与新来的石灰水进行再生反应,反应后的浆液流入沉淀再生池沉淀,当一个沉淀再生池沉淀物集满时,浆液切换流入到另一个沉淀再生池,然后由人工清理这个再生池沉淀的沉渣,废渣晾干后外运处理。循环池内经再生和沉淀后的上液体由循环泵打入脱硫塔循环使用。
    另外,由于渣带水会使脱硫液损失一部分钠离子,故需在循环池内补充少量纯碱或废碱液。
    化学反应原理
    基本化学原理可分为脱硫过程和再生过程两部分。
    在塔内吸收SO2
  Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 (1)
    2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O  (2)
    Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3  (3)
    以上三式视吸收液酸碱度不同而异,碱性较高时(PH>9)以(2)式为主要反应;碱性稍为降低时以(1)式为主要反应;碱性到中性甚至酸性时(5<PH<9),则按(3)式反应。
    用消石灰再生
    Ca(OH)2 +Na2SO3=2NaOH+CaSO3
   Ca(OH)2 +2NaHSO3=Na2SO3+CaSO3• H2O+1 H2O
    在石灰浆液(石灰达到达饱和状况)中,NaHSO3很快与Ca(OH)2 反应从而释放出[Na+],[SO32-]与[Ca2+]反应,反应生成的CaSO3以半水化合物形式沉淀下来从而使[Na+]得到再生。Na2CO3只是一种启动碱,起动后实际上消耗的是石灰,理论上不消耗纯碱(只是清渣时会带也一些,因而有少量损耗)
    再生的NaOH和Na2SO3等脱硫剂循环使用。