双碱法脱硫核心技术专业方案.doc

（一）脱硫系统设计
1、双碱法脱硫技术工艺基础原理
双碱法是采取钠基脱硫剂进行塔内脱硫，因为钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。其次脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适适用于中小型锅炉进行脱硫改造。
双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为开启脱硫剂，配制好氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达成烟气脱硫目标，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺关键包含5个部分：(1)吸收剂制备和补充；(2)吸收剂浆液喷淋；(3)塔内雾滴和烟气接触混合；(4)再生池浆液还原钠基碱；(5)石膏脱水处理。
双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其它湿法脱硫反应机理类似，关键反应为烟气中SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3-；使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中SO2，生成HSO32-、SO32-和SO42-，反应方程式以下：
一、脱硫反应：
Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2↑ （1）
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O （2）
Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 （3）
其中：
式（1）为开启阶段Na2CO3溶液吸收SO2反应；
式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2主反应；
式（3）为溶液pH值较低（5~9）时主反应。
二、氧化过程(副反应)
Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 （4）
NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 （5）
三、再生过程
Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 （6）
Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O +3/2H2O （7）
四、氧化过程
CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 （8）
式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至pH＞9以后继续发生主反应。脱下硫以亚硫酸钙、硫酸钙形式析出，然后将其用泵打入石膏脱水处理系统，再生NaOH能够循环使用。
本钠钙双碱法脱硫工艺，以石灰浆液作为主脱硫剂，钠碱只需少许补充添加。因为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。因为钠碱吸收液和二氧化硫反应速率比钙碱快很多，能在较小液气比条件下，达成较高二氧化硫脱除率。
(三)双碱法湿法脱硫优缺点
和石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法标准上有以下优点：
（1）用NaOH脱硫，循环水基础上是NaOH水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀和堵塞现象，便于设备运行和保养；
（2）吸收剂再生和脱硫渣沉淀发生在塔外，这么避免了塔内堵塞和磨损，提升了运行可靠性，降低了操作费用；同时能够用高效板式塔或填料塔替换空塔，使系统更紧凑，且可提升脱硫效率；
（3）钠基吸收液吸收SO2速度快，故可用较小液气比，达成较高脱硫效率，通常在90%以上；
（4）对脱硫除尘一体化技术而言，可提升石灰利用率。
缺点是：
NaSO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不停补充NaOH或Na2CO3而增加碱消耗量。另外，Na2SO4存在也将降低石膏质量。
总而言之，双碱法脱硫技术是中国外利用成熟技术，是一个尤其适合中小型锅炉烟气脱硫技术，含有广泛市场前景。
(四)双碱法（TFGD）脱硫工艺关键技术特点以下：
（1）采取钠碱作为二氧化硫吸收剂，脱硫液在塔外用石灰再生，所以吸收塔内不会出现结垢现象。
（2）因为钠碱和二氧化硫反应速度要比其它吸收剂反应速度快很多，所以在相同脱硫率情况下，脱硫循环液用量只是石灰石/石膏法1/5，节能效果显著。
（3）适用范围广，适应低、中、高硫烟气。
（4）吸收塔入口采取急冷喷淋降温装置，经过计算机模拟计算，确保了入塔温度降为90℃以下。入口处材料经过特殊处理，既确保耐高温冲击，还耐腐蚀、耐磨损。
（5）吸收塔底层采取优异可靠单回路喷淋设计，吸收塔底层气液接触区为强化传质栅格层。对设计参数采取计算机模拟设计、700MW实际工程经验相结合方法，优化脱硫塔及塔内构件部署，确保脱硫塔内烟气稳定流动和脱硫液均匀喷淋；众多应用实例证实该技术塔内传质稳定、气液接触充足，可确保系统高效、稳定运行，达成最好脱硫效果。
（6）采取独有喷嘴部署形式，其中120°喷嘴部署在喷淋层内圈，90°喷嘴部署在喷淋层外围。如此部署可对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充足合理地覆盖，横截面喷淋量均匀，气液接触面积和接触几率大，有效提升了脱硫效率。同时亦尽可能降低喷淋到塔壁上浆液量。
（7）吸收塔喷淋层采取高级大流量实心锥喷嘴，采取螺旋式紧凑型设计，脱硫液经过螺旋体中心形成实心锥形喷射，覆盖均匀，喷射速率高，喷射角度正确，雾化效果好。同时，通畅通道设计可最大程度避免阻塞现象。喷嘴采取优异快开接口，可实现其快速拆卸，便于安装、更换，有效降低维护检修工作时间及工作量。
（8）工艺技术成熟，装置运行可靠性高。并针对脱硫工程中出现问题进行了分析、改善，丰富、完善了本身脱硫工艺，使得技术成熟性和运行可靠性得到深入提升。
(五)双碱法脱硫工艺及步骤图
工艺步骤说明
双碱法烟气脱硫工艺关键包含吸收剂制备和补充系统，烟气系统，SO2吸收系统，脱硫石膏脱水处理系统和电气和控制系统五部分组成。
A、 吸收剂制备及补充系统
脱硫装置开启时用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中，加水配制成氢氧化钠碱液，碱液被打入返料水池中，由泵打入脱硫塔内进行脱硫，为了将用钠基脱硫剂脱硫后脱硫产物进行再生还原，需用一个制浆罐。制浆罐中加入是石灰粉，加水后配成石灰浆液，将石灰浆液打到再生池内，和亚硫酸钠、硫酸钠发生反应。在整个运行过程中，脱硫产生很多固体残渣等颗粒物经渣浆泵打入石膏脱水处理系统。因为排走残渣中会损失部分氢氧化钠，所以，在碱液罐中能够定时进行氢氧化钠补充，以确保整个脱硫系统正常运行及烟气达标排放。为避免再生生成亚硫酸钙、硫酸钙也被打入脱硫塔内轻易造成管道及塔内发生结垢、堵塞现象，能够加装瀑气装置进行强制氧化或特将水池做大，再生后脱硫剂溶液经三级沉淀池充足沉淀确保大颗粒物不被打回塔体。另外，还可在循环泵前加装过滤器，过滤掉大颗粒物质和液体杂质。
B、 烟气系统
锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道旁路进入烟囱排放。
C、 SO2吸收系统
烟气进入吸收塔内向上流动，和向下喷淋氢氧化钠溶液以逆流方法洗涤，气液充足接触。脱硫塔采取内置若干层旋流板方法，塔内最上层脱硫旋流板上部署一根喷管。喷淋氢氧化钠溶液经过喷浆层喷射到旋流板中轴布水器上，然后碱液均匀布开，在旋流板导流作用下，烟气旋转上升，和均匀布在旋流板上碱液相切，深入将碱液雾化，充足吸收SO2、SO3、HCl和HF等酸性气体，生成NaSO3、NaHSO3，同时消耗了作为吸收剂氢氧化钠。用作补给而添加氢氧化钠碱液进入返料水池和被石灰再生过氢氧化钠溶液一起经循环泵打入吸收塔循环吸收SO2。
D、 脱硫产物处理系统
脱硫系统最终脱硫产物仍然是石膏浆(固体含量约20％)，具体成份为CaSO3、CaSO4，还有部分被氧化后钠盐NaSO4。从沉淀池底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。因为固体产物中掺杂有多种灰分及NaSO4，严重影响了石膏品质，所以通常以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩(固体含量约40％)以后用泵打到渣处理场，溢流液回流入再生池内。
E、 电气和控制系统
B.双碱法脱硫工艺
工艺说明：
双碱法脱硫工艺技术吸收中国外类型工艺技术经验教训，依据中国国情研发改善一个更为优异、合理工艺技术，该工艺处理了类似工艺技术常见堵塞、运行费用高、排烟温度低、动力消耗大、灰渣处理困难等难题。
工艺技术特点：
1.脱硫效率可达98%以上，除尘效率可达90%以上。
2.可实现脱硫剂交换（消石灰粉、生碱或电石渣），且不影响工艺运行，不影响脱硫效率。
3.参与反应是纳碱，实际消耗为钙碱，钠碱循环利用，且纳碱消耗量小于1%。
4.液气比低且脱硫效率高：独特塔内设计，增加了脱硫液和烟气接触面积和接触时间，从而提升了脱硫效率。
5.含有独特两极除渣系统，确保脱硫副产物含水率≤10%。渣处理系统自动化程度高，降低了职员劳动强度。
6.脱硫液中采取独特抗氧化方法，含有独特防堵塞，降低了纳碱消耗量。
7.液气比小，排烟温度高，无需常规工艺中所必需GGH系统。
关键技术参数：
指标名称          设计要求
SO2脱除效率 ≥90%
SO3脱除效率 ≥95%
粉尘脱触效率 ≥95%
系统阻力          ＜1500Pa
适用范围：
适适用于任何锅炉任何工况烟气脱硫治理工程。