浅谈双碱法脱硫工艺

闻艳

摘 要：传统的石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石-石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。

关键词：脱硫工艺;石膏双碱法;雾化脱硫

脱硫，是指将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2。 为了使热风炉烟气中的SO2排放达到环保要求，需新建一套热风炉烟气脱硫系统，使烟气排放能够达到国家标准要求。

一、烟气脱硫工艺

1.（钠）石灰-石膏双碱法

雙碱法主要利用碱液（常用的有NaOH、Na2CO3）在脱硫塔内吸收SO2，而脱硫产物被排入再生池内用Ca（OH）2进行还原再生，再生出的钠基脱硫剂循环使用，而固硫沉淀物氧化后脱水外排。该工艺生成的脱硫产物有Na2SO4、CaSO4，少量的Na2SO4较难再生，需不断补充 NaOH或Na2CO3。

（1）用钠碱溶液脱除烟气中的SO2，循环水基本上是钠碱的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与结垢堵塞现象，系统故障率低，使用寿命长，便于设备运行与保养。

（2）用石灰水Ca（OH）2与Na2SO3反应使钠碱再生，实际消耗的是廉价的石灰，大部分的钠碱溶液可以重复使用。因此，运行费用显著降低。

（3）吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔外，减少了塔内结垢的可能性，因此使用循环雾化悬浮式脱硫除尘塔可以增大液气比，提高脱硫效率。

2.循环雾化高效吸收塔

系统主设备脱硫塔采用循环雾化高效吸收塔。循环雾化高效吸收塔以循环流化床原理为基础，使吸收液在反应器内高倍率循环雾化，从而大大提高液气比，显著提高了烟气与碱性液滴的接触面积，具有很高的吸收率。

SO2吸收过程主要是在循环雾化高效吸收塔内完成的。烟气由位于塔底的烟气进口进入吸收塔内后，向上流过布置在花板上的数百个文丘里加速管，由于流通截面的变化，气流在此获得很高的动能。脱硫碱液经循环管路进入吸收塔后分布在雾化花板上，从文丘里加速管喉部的小孔流入文丘里加速管。高速气流将源源不断流入文丘里加速管的碱液粉碎成大量细小液滴，并抛向吸收塔的吸收区，液滴在重力的作用下又落回花板，流入文丘里加速管再一次被抛起，脱硫碱液在吸收塔内如此不断的循环雾化。大量的细小液滴在向上气流的浮力和重力的作用下，在吸收塔内上下浮动，悬浮在空间，形成浓密的吸收区域。更为细小的液滴随着气流的携带缓缓上升进入位于吸收塔上部的旋流子除雾器内，在离心力的作用下，被分离凝聚成大粒径液滴落回吸收区。吸收区内充满着大量不同粒径的液滴，并且上下浮动，具有良好的气液接触条件，烟气中的SO2被充分吸收。

湿法脱硫技术，其基本原理都是使烟气中的SO2与碱性液滴充分混合接触从而中和吸收SO2。但不同的设备装置在性能上却有较大差异。其主要原因就是因为雾化方式不同而造成的吸收区的液气比不同。根据美国电力研究院的FGD-PRISM程序的优化计算，要想达到90%以上的脱硫效率，液气比以16.57L/m3为宜。而要达到这样高的液气比，对于175000m3/h来说，不论是采用旋流板式或喷淋式脱硫装置都必须达到2900t/h的循环水量，但这些装置其设计循环水量也只有需求量的1/10左右。

XHX型循环雾化高效吸收塔是以内循环为主。脱硫碱液由水泵注入塔内后，分布在雾化板上通过数百个φ70mm的小孔源源不断的流入文丘里加速管，随后被高速气流抛向吸收区，在重力的作用下重新落回花板，再一次的流入文丘里加速管被抛向吸收区。这种雾化方式的循环水量可达到近3115吨/h，吸收区的液气比接近18L/h，所以具有很好的吸收能力，即脱硫效率。

在除雾脱水性能方面，XHX型循环雾化高效吸收塔仍然具有其它脱硫塔不可比拟的优势。XHX型循环雾化高效吸收塔的脱水除雾是在数百个φ200的旋流子内进行的，其旋转半径只有旋流塔板的1/20，根据离心力原理，F=m·v2/r，因此雾滴在此受到的离心力是在旋流板塔内的20倍，所以其脱水除雾效果远远优于旋流板塔。

综上所述，XHX型循环流化悬浮式吸收塔具有以下特点：

（1）雾化脱硫效率高。具有独特的循环悬浮雾化技术。在塔内的雾化装置中布置了数百个文丘里加速管，这些加速管采用高温氧化铝工业耐酸瓷制成，制作精确几何尺寸精准，表面光滑，可有效地将碱液雾化，液气比大，脱硫效率高。

（2）除雾能力强。独特的旋流子除雾技术，采用多个小旋流子并联离心除雾，烟气在旋流子内高速旋转，烟气中的雾滴获得很高离心力，极易被去除，除雾效果好。

（3）投资运行成本低。采用内循环，无需大功率循环泵，只需向吸收塔内补充脱硫所需的碱液即可。大幅降低投资成本和运行费用，减少了循环的诸多环节，降低了系统的故障率。

（4）脱硫剂适应性好。可适用于石灰粉、氧化镁粉、（钠）石灰-石膏双碱法、电石渣、废碱液等。

（5）脱硫费用低。循环倍率高，碱性物质利用率高，降低脱硫剂采购成本。

（6）操作方便。多种系统操控方案，简单易学，利于用户人员配置与安排。

3.脱硫系统构成

脱硫系统主要由吸收系统、烟气系统、脱硫液循环系统、脱硫剂制备系统、沉淀物浓缩压滤系统及电气控制系统组成。

脱硫液循环系统包括循环泵、循环管路、再生氧化池、搅拌机、浓缩池、浓缩机、清液池。钠碱溶于水后由循环泵经循环管路送入循环雾化高效吸收塔，雾化后与烟气混合，烟气中的SO2与钠碱发生化学反应，生成钠盐溶液从吸收塔底部的排水管排出，进入再生氧化池，并且与碱液制备系统制成的石灰乳液混合，通过搅拌机的搅拌作用，在此发生再生、氧化等化学反应后，再由水泵打入循环浓缩池。

脱硫剂制备系统包括石灰仓、石灰消化罐、再生搅拌池、曝气风机等设备。生石灰粉由罐车通过自带的气力输送装置输送至石灰仓，经消化罐消化后溢流进入再生搅拌池搅拌作用下产生置换、再生、氧化后送到浓缩池。

由于吸收塔内水蒸发和脱硫渣带水，必须对系统进行补水，以维系系统水平衡。根据系统的需要，通过间歇性的开闭对旋流除雾装置进行冲洗，防止积灰和结垢。此部分水作为脱硫系统补充水的主要来源。

电气控制系统要求自动加碱，并且根据烟气当中二氧化硫含量的变化调节脱硫剂的加入量，实现脱硫的自动运行与调节。