鈉鈣雙堿法脫硫工藝(Na2CO3/Ca(OH)2)是在石灰石/石膏法基礎上結合鈉堿法發展起來的工藝,它利用鈉鹽易溶于水,在吸收塔內部采用鈉堿吸收SO2,吸收后的脫硫液在再生池內利用廉價的石灰進行再生,從而使得鈉離子循環吸收利用,是鍋爐/窯爐煙氣脫硫的理想選擇。
一、工藝特點
1、用鈉堿脫硫,循環水基本上是[Na+]的水溶液,在循環過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現象,便于設備運行與保養;
2、吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發生在塔外,這樣避免了塔內堵塞和磨損,提高了運行的可靠性,降低了操作費用;
3、鈉基吸收液吸收SO2速度快,故可用較小的液氣比,達到較高的脫硫效率,一般在90%以上;
二、工藝原理
鈉鈣雙堿法[Na2CO3/Ca(OH)2]采用純堿啟動,鈉鈣吸收SO2、石灰再生的方法。其基本化學原理可分脫硫過程和再生過程:
Ⅰ、脫硫過程
Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2 (1)
2NaOH + SO2 → Na2CO3 + H2O (2)
Na2CO3 + SO2 + H2O → NaHSO3 (3)
(1)式為吸收啟動反應式;
(2)式為主要反應式,pH>9(堿性較高時)
(3)式為當堿性降低到中性甚至酸性時(5<pH<9)
Ⅱ、再生過程
2NaHSO3 + Ca(OH)2 → Na2SO3 + +CaSO3↓ + 2H2O (5)
Na2SO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaSO3↓ (6)
在石灰漿液(石灰達到飽和狀況)中,中性(兩性)的NaHSO3很快跟石灰反應從而釋放出[Na+],隨后生成的[SO32-]又繼續跟石灰反應,反應生成的亞硫酸鈣以半水化合物形式慢慢沉淀下來,從而使[Na+]得到再生,吸收液恢復對SO2的吸收能力,循環使用。
三、工藝流程
煙氣經煙道從塔底進入脫硫塔。在脫硫塔內布置若干層噴淋霧化層,噴出細微液滴霧化均布于脫硫塔溶積內,煙氣與噴淋脫硫液進行充分汽液混合接觸,使煙氣中SO2和灰塵被脫硫液充分吸收、反應,達到脫塵除SO2的目的。經脫硫洗滌后的凈煙氣經塔頂除霧器脫水,經脫硫塔上部進入煙囪排入大氣。脫硫循環液經塔內氣液接觸除SO2后,經塔底管道流入沉淀池在此將灰塵沉淀下來,清液經上部溢進入反應再生池,在池內與石灰乳液制備槽引來的石灰乳進行再生反應,再生液流入泵前循環槽補入Na2CO3,由泵打入脫硫塔頂脫除SO2循環使用。其中再生產出的CaSO3及煙氣中過剩氧生成的CaSO4于沉淀池中沉淀分離。
四、系統組成
雙堿法脫硫工藝,系統主要由SO2吸收系統、吸收劑系統等部分組成。
SO2吸收系統由脫硫塔、塔內噴淋系統、旋流器、除霧器以及吸收液循環泵、供給管道等部分組成。
1、噴淋脫硫塔
TDL-噴淋脫硫塔是我公司為適應《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2014,《工業爐窯大氣污染物排放標準》GB9078-1996及各地方標準,基于常規噴淋塔,并結合酸霧廢氣處理設備技術研發而成。該噴淋脫硫塔采用圓形塔體結構,具體由進氣段、多級噴淋段、出風脫水段等組成;采用多級噴淋技術,使氣液接觸時間明顯增長,提高除塵脫硫效率?蓪﹀仩t、窯爐運行過程中產生的SO2、氮氧化物、氯化氫、氟化氫等酸霧氣體進行有效吸附處理。
具有以下優勢與特點:
1)塔體防腐蝕性能好,采用碳鋼內襯天然花崗巖,天然花崗巖具有耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的特性;◢弾r固定直接關系塔體防腐性能和使用壽命,我公司基于傳統水泥砂漿灌漿技術,采用定位架和一次灌澆成形技術,達到牢固、比常規技術更不容易脫落的效果,有效避免采用傳統技術固定,塔體在運輸、安裝、運行中花崗巖脫落現象。
2)噴淋管與塔體采用法蘭連接技術,與直接焊接式相比,采用法蘭套接拉管式增加了噴淋管維護和檢修的方便性,降低運行成本。
3)塔體底部采用立式鋼模一次澆灌成型,克服了同類產品塔體底部滲水、漏水的缺陷,延長脫硫塔使用壽命,保證脫硫效果。
4)塔體接縫及內壁花崗巖間接縫處采用專用粘結劑,該粘結劑強度大、耐沖刷、耐腐蝕、耐高溫,有效解決接縫處漏水、塔體腐蝕等問題,延長設備使用壽命,避免其他廠家采用膠泥或水泥連接后,塔體接縫處經長時間沖刷而導致花崗巖脫落,降低使用壽命。
5)該設備占地面積少,運行阻力低、外形美觀等特點,且耐腐蝕性強,使用壽命長,運行能耗低,塔上安裝維修人孔、供液管道及維修平臺、爬梯等輔助設施,安裝、檢修方便。
2、噴淋系統
噴淋系統包括管線、噴嘴、支撐、加強件和配件等。漿液噴淋系統設計我公司根據有效計算,并結合多年豐富工程經驗,在塔內合理而科學的設置多層噴淋霧化系統,使噴淋層的布置達到所要求的噴淋漿液覆蓋率,霧化區形成無死角、重疊少的霧狀液體均勻分布的霧化區段,使吸收溶液與煙氣充分接觸,從而保證在適當的液氣比(L/G)下可靠地實現所要求的脫硫效率。
噴淋組件及噴嘴的布置設計成均勻覆蓋吸收塔的橫截面。噴嘴為316L螺旋噴嘴。
3、除霧器
除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴,其系統組成:二級除霧器,除霧器系統包括一臺安裝在下部的一級除霧器和一臺安裝在上部的二級除霧器。
位于下部的第一級除霧器是一個大液滴分離器,葉片間隙稍大,用來分離上升煙氣所攜帶的較大液滴。上方的第二級除霧器是一個細液滴分離器,葉片距離較小,用來分離上升煙氣中的微小漿液液滴。煙氣流經除霧器時,液滴由于慣性作用,留在擋板上。除霧器設置定期沖洗裝置,防止除霧器堵塞。
4、鋼結構,平臺和扶梯
設計全部設備檢修和維護平臺、使檢修和維護工作能夠順利進行。設計時考慮系統與設備的熱膨脹,以及平臺、扶梯和欄桿協調性(如型式、色彩)。所有設備檢修和維護平臺、扶梯采用鋼結構。
5、脫硫渣處理系統
脫硫副產物為亞硫酸鈣或硫酸鈣(氧化后),在沉淀池快速沉淀,沉淀的渣漿人工用行車抓斗或潛水排污泵定期清理。用戶可以根據自己的需要,采用不同的方法對副產品進行處理,可要用于填埋、鋪路,也可以作建筑材料如制磚、水泥添加劑、混凝土骨料、人行道磚等。