淺議鈉—鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用

席亞萍

摘 要 文章從鈉-鈣雙堿法的脫硫原理、工藝流程、脫硫技術(shù)的特點等幾個方面對鈉-鈣雙堿法進行了介紹和闡述，鈉-鈣雙堿法在運行過程中具有費用低、效率高、經(jīng)濟效益顯著等特點，在鍋爐煙氣脫硫除塵方面有非常廣泛的市場前景。

關(guān)鍵詞 鈉-鈣雙堿法 脫硫 煙氣

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國，目前能源消耗還是以煤炭為主。煤炭的大量燃燒是大氣中二氧化硫的主要產(chǎn)生來源，經(jīng)統(tǒng)計每年煙氣中排放量高達20Mt左右，已在部分地區(qū)形成酸雨區(qū)，酸雨已經(jīng)危及到24個省、市、自治區(qū)，給生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的危害。因此急需發(fā)展各種煙氣脫硫工藝技術(shù)，根據(jù)目前經(jīng)濟及技術(shù)水平，煙氣脫硫按其類型均可分為濕法、半干法和干法脫硫技術(shù)三種。其中濕法煙氣脫硫以其工藝簡單，脫硫效率高等優(yōu)勢占據(jù)主導(dǎo)地位。

目前的濕法煙氣脫硫工藝主要有鈣法、鈉法和雙堿法。其中，鈣法因采用生石灰或石灰石作為脫硫劑，易在吸收塔和管道內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢，影響整個脫硫系統(tǒng)運行；鈉法因使用的鈉堿價格比較昂貴，導(dǎo)致脫硫成本較高。而鈉-鈣雙堿法煙氣脫硫工藝較好的解決了上述問題。鈉-鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)具有不易堵塞設(shè)備、運行可靠性高、操作費用低、脫硫效率高等優(yōu)點，得到越來越多的應(yīng)用。

1鈉-鈣雙堿法脫硫基本原理

鈉-鈣雙堿法是采用鈉基脫硫劑在塔內(nèi)脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，不會造成過飽和結(jié)晶以及結(jié)垢堵塞問題。另一方面脫硫產(chǎn)物被排入再生池內(nèi)用鈣基堿進行還原再生，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔循環(huán)使用，固硫沉淀物氧化后經(jīng)過脫水處理外排。在雙堿法煙氣脫硫中化學(xué)反應(yīng)主要是三步，即：脫硫反應(yīng)、再生反應(yīng)和氧化反應(yīng)。

（1）脫硫反應(yīng)（在主塔中以鈉堿吸收煙氣中的SO2）

Na2CO3+SO2→NaSO3+CO2（Ⅰ）

2NaOH+SO2→Na2SO3+ H2O（Ⅱ）

Na2SO3 +SO2+ H2O→2NaHSO3（Ⅲ）

（2）再生反應(yīng)（吸收液流到反應(yīng)池中與石灰料漿反應(yīng)）

Ca（OH）2 +Na2SO3→2NaOH+CaSO3 （Ⅳ）

Ca（OH）2+2NaHSO3→Na2SO3 +CaSO3 ？1/2 H2O +3/2 H2O（Ⅴ）

（3）氧化反應(yīng)

CaSO3+1/2O2→CaSO4 （Ⅵ）

鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中二氧化硫來達到煙氣脫硫的目的，然后脫硫產(chǎn)物經(jīng)脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)，再生的NaOH 可以循環(huán)使用。整個鈉-鈣雙堿法消耗了石灰，使得具有脫硫活性的鈉堿得以重新回用，從而達到了在保證較高脫硫效率的條件下，消耗較低廉脫硫劑的目的。

2鈉-鈣雙堿法脫硫工藝流程

鍋爐煙氣先經(jīng)過除塵器除塵，經(jīng)除塵后的煙氣從塔下部進入脫硫塔，從吸收塔內(nèi)向上流動，向下噴淋的石灰石漿液以逆流方式對煙氣進行洗滌，可使氣液充分接觸。脫硫塔一般采用內(nèi)置若干層旋流板的方式，在塔內(nèi)最上層的脫硫旋流板上布置一根噴管，氫氧化鈉溶液通過噴漿層噴射到旋流板中軸的布水器上，在旋流板的導(dǎo)流作用下，煙氣旋轉(zhuǎn)上升，與均勻分布在旋流板上的堿液充分接觸，可充分吸收煙氣中的SO2、SO3、HCl 和HF 等酸性氣體，生成NaSO3和NaHSO3，同時消耗氫氧化鈉。在吸收塔出口處安裝兩級旋流板（或折流板）除霧器用來去除煙氣在洗滌過程中帶出的水霧。在脫硫過程中，煙氣中部分煙塵和其它固體顆粒也會被除霧器捕獲，除霧器都設(shè)有水沖洗噴嘴，定時進行沖洗避免除霧器堵塞。經(jīng)脫硫洗滌脫水后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機進入煙囪排入大氣。

氫氧化鈉作為脫硫裝置吸收劑，氫氧化鈉堿液由泵打入脫硫塔系統(tǒng)內(nèi)進行脫硫。為了循環(huán)使用鈉基脫硫劑脫硫后的脫硫產(chǎn)物，在設(shè)有石灰熟化池中加入石灰粉，加水配制成石灰漿液，打到再生池內(nèi)與亞硫酸鈉、硫酸鈉發(fā)生反應(yīng)進行再生還原。

脫硫系統(tǒng)的最終脫硫產(chǎn)物是石膏漿（固體含量約20%），成分主要為CaSO3和CaSO4，石膏漿被濃縮（固體含量約40%）之后一般堆放于渣場或者進行綜合利用，溢流液回流入再生池內(nèi)。

3鈉-鈣雙堿法脫硫技術(shù)特點

3.1技術(shù)先進成熟

鈉-鈣雙堿法用鈉堿脫硫，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運行與保養(yǎng)；吸收劑的再生和脫硫產(chǎn)物的沉淀均發(fā)生在脫硫塔以外，避免脫硫塔堵塞和磨損，降低操作費用，提高運行的可靠性；另外，用高效的板式塔或填料塔代替空塔，接觸面積增大，提高脫硫效率。

3.2脫硫同時達到除塵效果

鍋爐煙氣經(jīng)過噴淋、吸收、吸附、再生等物理化學(xué)過程后，以及脫水、除霧步驟，在脫硫的同時達到除塵的效果，凈化了煙氣。

3.3具有較強的煤種變化適應(yīng)性

在脫硫過程中用鈉堿液作為脫硫劑，可根據(jù)鍋爐燃煤煤種的變化，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值、液氣比等因子，以達到設(shè)計脫硫率。

3.4經(jīng)濟效益顯著

脫硫過程中用廉價的鈣堿再生、鈉堿再生利用，大大降低運行成本；經(jīng)過對比，鈉-鈣雙堿法工程投資僅為其它濕法技術(shù)的2/3～3/4，脫硫效率可達到90%～95%。

3.5節(jié)能、節(jié)水

鈉-鈣雙堿法脫硫可實現(xiàn)“三高、二低、一小”的特點，即：脫硫效率高、可利用率高、可靠性高；投資成本低、運行費用低；占地面積小。

4結(jié)語

鈉-鈣雙堿法脫硫工藝?yán)免c鹽易溶于水，可高效吸收SO2等酸性氣體，利用廉價的石灰可使脫硫液在再生池內(nèi)進行再生，既避免脫硫塔堵塞，同時又具備吸收效率高的優(yōu)點，經(jīng)過實踐證明特別適合中小型鍋爐煙氣脫硫工藝，具有非常廣泛的市場前景。

參考文獻

[1] 盧芬，劉書敏，鄭原超，秦彪，李劍勤.鈉-鈣雙堿法煙氣脫硫工藝究[J].廣東化工，2010，3（37）：159-160.

[2] 劉天齊.三廢處理工程技術(shù)手冊（廢氣卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[3] 劉洪富.鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)及特點[J].科技論壇，2009（25）：41-43.

[4] 馬岸奇，裘雨曉，雷建章.鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)治理方法淺析[J].研究探討，2017（08）：23-27.