FITDocument(D06年发展04网络版网络版目次2

以上遥本文主要介绍湿式脱硫工艺中利用双碱法进行锅炉烟气脱硫治理遥此工艺流程的特点为先用碱性吸收液渊如Na+和K+等盐类溶液冤进行烟气脱硫曰然后再用石灰乳或石灰石粉末再生吸收液遥由于采用液相吸收袁而亚硫酸氢盐通常比亚硫酸盐更易溶解袁从而可避免石灰/石灰石湿式洗涤法所经常遇到的结构问题袁本文对该流程及相关控制指标进行探讨遥双碱法以钠碱双碱法为最多遥采用钠化合物渊氢氧化钠尧纯碱冤吸收SO2袁吸收液再用石灰或者石灰石进行反应袁生成亚硫酸钙或渊和冤硫酸钙的沉淀袁再生后的氢氧化钠溶液返回洗涤器遥根据沉淀物的处理方式袁分为抛弃法和回收法2种渊本文只介绍抛弃法工艺流程冤遥抛弃法又分为浓碱法和稀碱法袁这是由洗涤液中活性钠的浓度来决定的遥1基本反应原理1.1吸收反应洗涤过程的主要反应式院Na2SO3+SO2+H2O寅2NaHSO3洗涤液内含有再生后返回的NaOH及系统补充的Na2CO3,在洗涤过程中生成亚硫酸钠遥2NaOH+SO2越Na2SO3+H2ONa2CO3+SO2越Na2SO3+CO2在洗涤液中还含有Na2SO4,系烟气中的O2与亚硫酸钠反应而生成遥2Na2SO3+O2越2Na2SO4Na2SO3的氧化速度为下列诸因素的函数院a.洗涤器的设计曰b.烟气中O2的浓度曰c.烟气温度曰d.洗涤液中的物料浓度及其性质遥例如烟气中含4%耀5%O2及2500伊10-6SO2袁大约有10%被清除的SO2氧化为硫酸盐遥又如同样洗涤器尧O2浓度及洗涤液袁但烟气中SO2远低于上述浓度渊如燃烧低硫煤冤袁氧化速率则可高达50%遥由于硫酸盐的积累会影响洗涤效率袁必须将其自系统中不断地引出遥1.2再生反应用石灰浆进行再生时院2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3+CaSO3窑1/2H2O引+3/2H2ONa2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O=2NaOH+CaSO3窑1/2H2O引亚硫酸钙的一般形式为半水亚硫酸钙遥用石灰石粉再生时院2NaHSO3+CaCO3=Na2SO3+CaSO3窑1/2H2O+CO2+1/2H2O理论上袁用石灰浆中和反应完全袁用石灰石中和反应不完全遥硫酸钙也会沉淀出来袁其量与亚硫酸盐尧硫酸盐的浓度和pH值有关遥硫酸钙沉淀的量必须与氧化而需要排放的硫酸盐的量相平衡遥1.3硫酸钠的去除本法的主要缺点是由于氧化而生成的硫酸钠再双碱法在锅炉烟气脱硫治理中的应用刘林渊天津市北辰区环境保护监测站袁天津300400冤摘要院介绍了利用双碱法进行锅炉烟气脱硫治理的基本原理尧工艺流程特点及相关控制指标袁阐述了利用双碱法脱硫可以大大降低钠碱法脱硫因单纯NaOH消耗而造成的高运行成本和易结垢问题遥希望起到抛砖引玉的作用袁以利于锅炉烟气脱硫治理的开展遥关键词院烟气曰脱硫曰双碱法1(OH)2+2H2O2NaOH+CaSO4窑2H2O实际上用石灰石将Na2SO4再生为NaOH并不是很容易的袁这是因为石膏的溶解度较大遥当有相当量的SO42原或OH原存在时袁Ca2+浓度就非常低袁CaSO4不能沉淀出来遥欲使硫酸盐苛化袁系统必须在低的OH原条件下操作遥同时系统中SO42原浓度必须保持在足够高的水平袁以使石膏沉淀出来遥有关资料介绍稀碱法渊工业装置选择的控制指标为0.1mol窑L-1OH原及0.5mol窑L-1Na2SO4冤遥在稀碱法操作中袁沉淀物全部为CaSO4窑2H2O袁溶液中活性钠浓度低于或等于0.5mol窑L-1Na+遥0.5mol窑L-1Na+系指溶液中Na2SO3尧NaHSO3尧Na2CO3尧NaHCO3和NaOH的钠离子浓度之和遥2流程介绍渊1冤稀碱法流程渊图1冤遥再生时钙离子进入溶液中袁再生反应器内并不沉淀出来袁如返回使用时操作控制不当袁同样会引起洗涤器的结垢会堵塞袁从而失去双碱法的主要优点遥一般在稀碱法流程中包括一个软化过程袁使钙离子去除至安全程度后再进入洗涤器遥有2个软化方法袁利用补充的碳酸钠来软化袁也可采用石灰/石灰石双封闭-亚硫酸盐软化遥用碳酸钠软化时其反应式如下院Ca2++Na2CO3越2Na++CaCO3上述反应称为碳酸盐软化袁即将Na2CO3加入增稠器内使足够量的钙离子沉淀出来袁以保持溶液中的含钙量远低于饱和度渊约低于饱和度100伊10-6冤遥此法流程操作简单袁但由于Na2CO3损失于滤饼中袁补充的Na2CO3量要高些遥双封闭系统包括在第一反应器用石灰石将尽量多的亚硫酸盐及亚硫酸氢盐渊约70豫冤沉淀袁此时硫酸盐沉淀量极少遥然后一部分滤液在单独的封闭系统用石灰处理以沉淀硫酸钙及其余的亚硫酸盐原亚硫酸氢盐遥除去固体沉淀物后袁溶液返回至石灰石反应器内袁在此沉淀出亚硫酸钙袁使溶液的钙离子浓度降低而不致结垢遥这种方法的优点是约有60豫的再生量可用石灰石渊比石灰廉价冤袁但需添加设备袁操作亦较复杂遥渊2冤浓碱法流程渊图2冤遥浓碱法工艺流程较稀碱法简单遥将增稠器改成混合槽袁而且可用Na2SO4作为钠盐的补充遥根据文献介绍用石灰作再生剂时袁在亚硫酸盐原亚硫酸氢盐浓度为0.4耀0.45mol窑L-1的范围内操作是成功的渊为稀碱法浓度的4倍左右冤遥洗涤器排出液含硫酸盐的范围为0.5耀0.8mol窑L-1袁其总氧化率约为11豫遥硫酸盐的浓度过高袁对固体生成物的沉淀性质起不利影响袁因此容许的氧化率为20%耀25%遥在上述条件下返回洗涤器的溶液中袁钙离子含量很低袁仅30伊10-6耀60伊10-6袁不会结垢遥这是因为在浓碱法中袁浓度高的亚硫酸盐与钙离子发生如下反应袁从而将溶液中的钙离子除去遥反应式称为亚硫酸盐软化遥Ca2++Na2SO3+1/2H2O=2Na++CaSO3窑1/2H2O根据海湾电力公司的肖而茨热电厂渊GulfPowerCompany爷sSoholzSteamPlant冤的2万kW原型双碱法系统试验结果袁浓碱法脱硫率为95%袁甚至可接近于99%遥处理后烟气中SO2低于10伊10-6遥采用文氏管及旋流板塔渊2块塔板冤操作时袁洗涤饮寅洗涤系统石灰石反应器增稠器过滤器增稠器蒸发水补充水9.1L0.70mol窑L-1SO40.1mol窑L-1SO3-HSO30.1mol窑L-1OH0.013mol窑L-1CaNaCO30.027molCa渊OH冤21.25mol9.1L0.739mol窑L-1SO40.081mol窑L-1SO3-HSO30.013mol窑L-1Ca0.700mol窑L-1SO40.01mol窑L-1SO3-HSO30.1mol窑L-1OH0.013mol窑L-1Ca图1稀碱法工艺流程固体0.355molSO40.645molSO3-HSO30.027molCO30.455molOH0.25molCa2以上的脱硫率冤袁当洗涤液pH值控制在6.0以上时袁SO2含量可降至20伊10-6以下渊脱硫效率98%冤遥实际操作中旋流板排放液的pH值一般控制在6.5~7.5之间袁此时出口烟气中SO2含量约为30伊10-6耀110伊10-6遥系统中影响亚硫酸盐氧化的主要因素为烟气中氧的浓度袁当烟气中氧含量为6%时袁洗涤器系统的氧化率相当于150伊10-6的SO2被氧化渊进口烟气中SO2浓度为1050伊10-6耀1250伊10-6冤袁当氧含量为9%时约相当于400伊10-6的SO2被氧化遥而其余系统如再生尧脱水等的总氧化率仅在25伊10-6以下遥因此洗涤系统的氧化率占整个系统的90%以上遥原型试验中的氧化率约为25%遥石灰利用率在95%耀100%之间遥沉淀物滤饼中含有3豫耀5豫的可溶性固体渊干基冤袁洗涤控制的好时可降至2%耀3%遥每脱出1molSO2的补充碱量相当于0.3mol窑L-1左右的Na2CO3遥渊3冤稀碱法和浓碱法的选用问题遥一般来说袁浓碱法适用于希望氧化率相当低的场合袁而稀碱法则相反遥对于高含硫的煤并完全燃烧袁小心控制过量空气袁使维持在最低值袁例如燃烧粉煤或油的锅炉时袁采用浓碱法有利遥当采用低含硫的煤及渊或冤较多的过量空气袁例如采用自动加煤机的锅炉时袁则稀碱法有利遥浓度高的亚硫酸盐-亚硫酸氢盐渊TOS冤能阻止亚硫酸盐的氧化袁因此在相同的条件下袁浓碱法的氧化率较稀碱法低遥浓碱法设备小袁处理液量少袁所以其设备投资尧操作费用较低曰而稀碱法则还须另设野软化设备冶遥但如果要求产生易于处理的沉淀渣时袁则浓碱法不如稀碱法遥3消耗指标渊1冤钠耗问题院钠耗是双碱法的一个重要指标袁这不仅从经济上而更应从产生可浸出的废渣如何去除来考虑遥钠耗占年操作费用的2豫袁如果补充纯碱量超过要求值的100%时袁操作费用仅增加一个1.02的系数遥可是袁如果钠从废渣中可浸出来的话袁则这样高的钠耗量会对环境有显著的影响遥一般来说袁合理的设计指标为除去1mol硫需补充的纯碱量为0.025mol遥此值系指浓碱法燃烧高含硫的煤而言遥渊2冤动力消耗问题院动力消耗主要为保证各种液体循环的泵用电力消耗袁环境温度低于28益的需要进行液体的加热时袁应有少量热量需求遥全部洗涤系统的压力应控制为183耀244mmH2O袁液气比控制在1.34L窑m-3的基础上遥4结论用双碱法脱出烟气SO2其优点是可以大大降低8kgf窑cm-2表压蒸汽2kgf窑cm-2表压工厂用水图2FMC浓碱法工艺流程洗涤器风机再加热器去烟囱纯碱贮斗循环槽增稠器增稠器底流泵过滤液受槽回转过滤器过滤器真空泵石灰贮斗石灰反应器循环泵备用泵滤液返回泵中间槽烟气冷凝液3