雙堿法脫硫在鍋爐煙氣脫硫中的應用

作者簡介：王媛（1992—），女，漢，河北承德人，鄭州大學水利與環(huán)境學院，地理信息系統(tǒng) 　　李博識（1991-），男，漢，吉林省吉林市人，鄭州大學水利與環(huán)境學院，道路橋梁與渡河工程 　　摘要：近年來我國經濟快速發(fā)展，原煤消費量持續(xù)增長，使得SO2和NOx排放量逐年增加，導致環(huán)境污染嚴重，控制SO2等的排放量勢在必行。本文通過對主要雙堿法脫硫技術的工藝原理和工藝流程的介紹，揭示了它在煙氣脫硫應用中的優(yōu)點，并總結其對環(huán)境保護的影響。 　　關鍵詞：煙氣 雙堿法脫硫 環(huán)境保護 　　一、 前言 　　全球變暖、臭氧層破壞和酸雨是全球關注的三大環(huán)境問題。其中酸雨或稱之為酸沉降的主要前體物質是硫氧化物（SO2和SO3）和氮氧化物（NO和NO2）。我國二氧化硫和氮氧化物排放量巨大，2005年，全國二氧化硫排放量高達2549萬噸，氮氧化物排放量初步估算為2220萬噸。酸雨污染嚴重，已從20世紀70年代西南地區(qū)擴大到長江以內的廣大地區(qū)，酸雨面積已達到國土面積的30%以上，每年全國因酸雨和二氧化硫污染導致的經濟損失上千億元，已成為制約國民經濟可持續(xù)發(fā)展的主要問題。因此，燃煤煙氣脫硫是控制SO2排放量的必然選擇，也是國家環(huán)保政策的要求。 　　二、 雙堿法脫硫技術介紹 　　雙堿法煙氣脫硫工藝是為了克服石灰石-石灰法容易結垢的缺點而發(fā)展起來的。它先用堿金屬鹽類的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反應器中用石灰或石灰石將吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液再循環(huán)利用，最終產物以亞硫酸鈣和石膏形式析出。由于在吸收和吸收液處理中，使用了不同類型的堿，故稱為雙堿法。 　�。ㄒ唬� 鈉堿雙堿法 　　鈉堿雙堿法是以NaOH或NA2CO3溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2，然后再用石灰石或石灰作為第二堿處理吸收液，產品為石膏。再生后的吸收液送回吸收塔循環(huán)使用。 　　1、 工藝原理 　�。�1） 吸收反應 　　分別用NaOH、 Na2SO3、 Na2CO3在吸收塔內吸收SO2，該過程中由于使用鈉堿作為吸收液，因此吸收系統(tǒng)中不會生成沉淀物。此過程的主要副反應為氧化反應，生成Na2SO4。 　�。�2） 再生反應 　　將吸收了SO2的吸收液送至石灰反應器，用石灰料漿對吸收液進行再生和固體副產品的析出。以鈉鹽作為脫硫劑，用石灰或是石灰石對吸收劑進行再生。再生的NaOH和Na2SO3等脫硫劑可以循環(huán)使用。 　�。�3） 氧化反應 　　將再生反應中產生的半水亞硫酸鈣經氧化，可制得石膏。 　　2、 工藝流程 　　煙氣與循環(huán)吸收液在吸收塔接觸后排空。亞硫酸鈉被吸收的SO2轉化成亞硫酸氫鹽。抽出一部分再循環(huán)也與石灰反應，形成不溶性的半水亞硫酸鈣和可溶性的亞硫酸鈉和氫氧化鈉。半水亞硫酸鈣在稠化器中沉積，上清液返回吸收系統(tǒng)，沉積的CaSO3·1/2H2O送真空過濾分離出濾餅，過濾液亦返回吸收系統(tǒng)，返回的上清液和過濾液在進入吸收塔前補充Na2CO3。過濾所得濾餅（含水約60%），重新漿化為含10%固體的料漿，加入硫酸降低pH值后，在氧化器內用空氣氧化可得石膏。 　　（二） 堿性硫酸鋁-石膏法 　　堿性硫酸鋁-石膏法系用堿性硫酸鋁溶液作為吸收劑吸收SO2，吸收SO2后的吸收液經氧化后用石灰石中和再生，再生出的堿性硫酸鋁在吸收中循環(huán)使用。 　　1、 工藝原理 　�。�1） 吸收劑的制備系統(tǒng) 　　堿式硫酸鋁水溶液的制備可用粉末狀硫酸鋁溶于水，添加石灰石或是石灰粉中和，沉淀出石膏，出去一部分SO2-4，即可得到所需堿度的堿式硫酸鋁。 　　（2） 吸收系統(tǒng) 　　堿性硫酸鋁對SO2具有很好的吸收能力，故在吸收塔中利用此特性來吸收SO2。 　�。�3） 氧化系統(tǒng) 　　在氧化塔中，利用壓縮空氣將吸收SO2后生成的Al2（SO4）3.Al2（SO3）3漿液氧化為Al2（SO4）3。 　�。�4） 中和再生系統(tǒng) 　　在中和槽中，加入石灰石作為中和劑，再生出堿式硫酸鋁吸收劑，同時沉淀出石膏。 　　2、 工藝流程 　　經過濾除塵后的煙氣從吸收塔的下部進入，用堿性硫酸鋁溶液對其進行洗滌，吸收其中的SO2，尾氣經除沫后排空。吸收后的溶液送入氧化塔并鼓入壓縮空氣對其進行氧化，氧化后的吸收液大部分返回吸收塔循環(huán)，引出一部分送去中和。送去中和的溶液的一部分引入除鎂中和槽，在此用CaCO3中和，然后在沉淀槽沉降，棄去含Mg2+的溢流液不用，以保持Mg2+濃度在一定水平以下。含有Al2O3沉淀的沉淀槽底流，用泵送入其中一中和槽，與送去中和另一部分槽液混合，送至另一中和槽，在該槽中用石灰石粉將溶液中和至要求的堿度，然后送增稠器，上清液返回吸收塔，底流經分離機分離后得石膏產品。 　　三、 雙堿法脫硫技術的優(yōu)點 　　雙堿法的明顯優(yōu)點是，由于采用液相吸收，從而不存在結垢和漿料堵塞等問題；另外副產物的石膏純度較高，應用范圍更廣一些。 　　（一） 鈉堿雙堿法的優(yōu)點 　　1、 用NaOH脫堿，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，循環(huán)過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設備運行與保養(yǎng)。 　　2、 吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀產生在吸收塔外，減少了塔內結垢的可能性，因此可以用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔，從而減少了吸收塔的尺寸及操作液氣比，降低脫硫成本。 　　3、 脫硫率高，一般在90%以上。 　�。ǘ�） 堿性硫酸鋁-石膏法的優(yōu)點 　　處理效率高，液氣比較小，氧化塔的空氣利用率高，設備材料較易解決。得到的副產石膏質地優(yōu)良，不僅可用于水泥工業(yè)，也可供制石膏板用。 　　四、 雙堿法脫硫技術對我國環(huán)保的影響 　　我國是一個以煤為主要能源的國家，即使再過半個世紀，煤炭在我國一次能源中的比例仍將不低于40%。因此，煤炭的潔凈使用和發(fā)展?jié)崈裘禾考夹g在我國可持續(xù)發(fā)展中將占有舉足輕重的地位。作為發(fā)展中國家的我們，面臨經濟建設的任務很重，為此，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g應遵循技術上的可行性與經濟上的合理性。 　　近年來，很多國家都采用了雙堿法脫硫技術，例如：位于佛羅里達靠近塔荷切的海灣電力公司的斯科爾茨發(fā)電站，海灣電力公司的肖爾茨熱電廠以及日本同和礦業(yè)公司，除此之外，我國于1980按同和礦業(yè)建成了一套工業(yè)裝置。由這些例子足以可見雙堿法脫硫技術的受關注度之高。 　　雙堿法脫硫技術效率高、能力強、好處理的優(yōu)點，剛好符合我國的國情。在過去的幾年中，它也為環(huán)保事業(yè)做了很大的貢獻，大大降低了二氧化硫的排放量，從而使得酸雨問題得到緩解，減少了因酸雨和二氧化硫污染導致的經濟損失，加速我國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。（作者單位：鄭州大學水利與環(huán)境學院） 　　參考文獻： 　　[1]蔣文舉，煙氣脫硫脫硝技術手冊，化學工業(yè)出版社，2007年第1版，202-206 　　[2]雷仲存，工業(yè)脫硫技術，化學工業(yè)出版社，2001年第1版， 265、274、279 　　[3]鐘秦，燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例，化學工業(yè)出版社，2007年第2版，110

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