双碱法脱硫计算

双碱法脱硫计算条件：75吨锅炉，耗煤量15吨/小时，含硫率1.5%，烟气量为170000m3/h,SO2浓度约为2.64*103mg/m3每小时产SO2量为450kg，约7031.2mol反应原理：（1）吸收反应2NaOH+SO2——Na2SO3+H2ONa2CO3+SO2——Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O——2NaHSO3该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会生成沉淀物。此过程的主要副反应为氧化反应，生成Na2SO4：2Na2SO3+O2——2Na2SO4（2）再生过程(用石灰浆液)CaO+H2O——Ca(OH)22NaHSO3+Ca(OH)2——Na2SO3+CaSO3﹒1/2H2ONa2SO3+Ca(OH)2——2NaOH+CaSO3﹒1/2H2O再生后所得的NaOH液送回吸收系统使用。所得半水亚硫酸钙可经氧化生成石膏（CaSO4﹒2H2O）。此外，在运行过程中，由于烟气中还有部分的氧气，所以还有副反应-氧化反应发生：2CaSO3﹒1/2H2O+O2+3H2O——2CaSO4﹒2H2OSO2~Na2CO3~CaO~Ca(OH)2SO2质量15吨煤含二氧化硫（1.5%）质量为450kg。为7.03×103molNa2CO3质量745.3kg，纯度99%，碱液浓度8%，体积为9.4m3,四小时量为37.6m3。如按照使用率80%计算，则质量为931.6kg，体积为11.75m3，,四小时量为47m3。CaO（纯度90%）质量为437.5kg/h,三天储量为31.5吨。Ca(OH)2:520.3kg;石灰浆液浓度石灰浆液：含固量15%，可得石灰浆液密度1.093。按一小时配置一次石灰浆液计算，每次配置石灰浆液的体积是3.2m3。产生CaSO3﹒1/2H2O质量为625.8kg,脱硫塔（喷淋塔）的理论计算：⑴塔径及底面积计算：塔内流速：取smv/2.3mvQrrvvsQ17.22.314.33600/170000121D=2r=4.34m即塔径为4.34米。底面积S=∏r2=14.8m2塔径设定为一个整数，如4.4m。⑵脱硫塔高度计算：液气比取L/G=4，烟气中水气含量设为8%①循环水泵流量：hmmlHGQGLQ/6.6251000)08.01(1700004)/(100033取每台循环泵流量Q312.8m。②计算循环浆液区的高度：取循环泵8min的流量，则H1=41.7÷14.8=2.8m③计算洗涤反应区高度停留时间取2.5秒（2-3秒），则洗涤反应区高度H2=3.2×2.5=8m④除雾区高度取3米H3=3m⑤脱硫塔总高度：H=H1+H2+H3=2.8+8+3=13.8m根据导则要求：喷淋层的设置除考虑喷淋效率外还应易于安装和检修，相邻两层喷淋层间距不小于1.8米，最低一层喷淋层距离烟气进口烟道顶部通常保持2-4米，最上层喷淋层距离一级除雾器距离不低于1.5米，喷淋层数不小于3层，（3-6层）。除雾器通常设两层，两层除雾器间应留有足够的检修空间，二级除雾器顶部距离烟气出口烟道下沿距离不低于1.5米。参考其他设计要求：最低喷淋层离入口顶端高度h＝1.2～4m；最高喷淋层离入口顶端高度h≥vt，v为空塔速度，m/s，t为时间，s，一般取t≥1.0s；喷淋层之间的间距h≥1.5～2.5m；除雾器离最近（最高层）喷淋层距离应≥1.2m,当最高层喷淋层采用双向喷嘴时，该距离应≥3m；除雾器离塔出口烟道下沿距离应≥1m。设计脱硫塔高度H=2++2+1.8*3+2+1.8+1.6=14.8米。雾化喷最选择：每层流量5.875/4=1.47m3/h=24.5L/min，脱硫喷嘴一般选用碳化硅或不锈钢喷嘴，压力范围0.5-1.5Mpa。单个流量2.6L/min，0.6巴，需要个数9.4，取10个。布置方式保证100~300%覆盖率。除雾器有折流板除雾器和旋流板除雾器两种形式。折流板除雾器：旋流板除雾器：引风机：2台（并联运行）G/Y4-73压力1400-2104Pa功率110-132kW碱液输送泵（Na2CO3）：2台流量6.3m3/h，扬程12.5m，功率0.75kwIH-50-32-250碱液循环泵：4台，6m3/h，扬程10m碱液补充泵（NaOH）：1台，按补充量10%渣浆泵：2台4m3/h，扬程6.2m，功率0.75kw石灰浆液泵：2台，流量5，扬程5，功率0.75搅拌器：再生池及石灰浆液搅拌池各1台虹吸泵或虹吸管：水箱：1座，冲洗泵2台：按四小时停留时间计算：石灰浆液池:有效容积为12.8m3；再生池：(3.2+11.75)*4=59.8m3；沉淀池体积为12.8m3；清水池体积为47m3。双碱法优缺点：钠钙双碱法利用氢氧化钠钠盐易溶于水，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作为第二碱处理吸收液，进行再生，生成亚硫酸钙和硫酸钙的少量沉淀物,从而使得钠离子循环吸收利用。其法本化学原理可分为SO2吸收过程、脱硫过程、再生过程、氧化过程。钠钙双碱法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、浆液制备系统、吸收系统、钠碱再生系统、氧化系统、脱硫浆液后处理系统、公用系统组成。系统主要优点：①钠盐活性强，反应速度快，脱硫效率达95~98%。②液气比相对较低。③理论上，参与脱硫的为钠盐，溶解度大不易结垢。系统主要缺点：①运行稳定性较差钠钙双碱法为上世纪八十年代初，因石灰石（石灰）-石膏技术不成熟的时候出现的一种折中技术，八十年代末，石灰石（石灰）-石膏技术成熟后，这种技术国外早已不再使用。钠钙双碱法从理论上讲，先用钠碱性溶液作为吸收剂，然后将吸收SO2后的脱硫液用石灰石或石灰进行再生，再生后吸收液可循环使用，这样脱硫是清液，不会出现钙法脱硫过程中亚硫酸钙和硫酸钙不溶物的结垢现象。但在实际工程中，部分参数很难控制，特别是置换过程中亚硫酸钙和硫酸钙的沉淀分离过程。事实上置换过程生成亚硫酸钙结晶颗粒粒径相当小，大部分在10um以下，很难用简单沉淀法将其分离下来。并且要求浓缩池排渣设施必须非常可靠，保证系统脱硫生成产物及时排出，防止上清夜钙离子超过饱和度。实际上双碱法脱硫很难做到脱硫液为清液(不含钙质)，所以钠钙双碱法运行中结垢情况还是比较普遍的。同时，双碱法工艺流程较为复杂，需控制的关键参数较多，较严格，特别是置换过程的pH值控制。pH过低，置换不完全导致消耗钠碱过多；pH过高，钙离子大量过剩，无法沉淀而进入脱硫系统引起结垢。②运行费用高双碱法脱硫过程必须采用钠碱再生，钠碱是目前市面上最贵的脱硫剂，纯碱价4200元/吨（90%纯度），因此钠碱的消耗量直接关系到脱硫成本。然而，脱硫液再生(即用钙置换出活性钠)的效率也是一个问题，由于烟气中有氧气，会把亚硫酸钠氧化成硫酸钠，因此脱硫液的再生也会下降，并且部分钠盐随脱硫产物外排，这就表现为实际钠碱的耗量会比理论计算(5％)多很多，一般在20％左右。实际上大部分使用双碱法的厂家，都因钠碱运行成本过高而变成单碱运行。一是采用过量石灰进行置换，提高置换池pH值，减少或不加入钠碱，这样大量钙离子进入脱硫过程，容易导致系统结晶结垢，运行困难。也有很多用户将钠钙双碱法变成纯钠碱脱硫，这样做只为应付环保局(环保部门检测就加碱运行，环保部门一走，就少加或不加碱运行)，但脱硫设备长时间无碱运行，腐蚀严重。