双碱法脱硫技术介绍

1、双碱法烟气脱硫技术介绍

双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，钙法脱硫工艺大都需要配备相应的强制氧化系统（曝气系统），从而增加初投资及运行费用，用廉价的脱硫剂而易造成结垢堵塞问题，单纯采用钠基脱硫剂运行费用太高而且脱硫产物不易处理，二者矛盾相互凸现，双碱法烟气脱硫工艺应运而生，该工艺较好的解决了上述矛盾问题。

2、双碱法脱硫技术工艺基本原理

双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，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。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出的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启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，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。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收剂浆液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气接触混合；(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/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似，主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3-；使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下：

一、脱硫反应：

Na2CO3+ SO2→ Na2SO3+ CO2↑（1）

2NaOH + SO2→ Na2SO3+ H2O（2）

Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3（3）

其中：

式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；

式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；

式（3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。

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→ 2NaOH + 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以后继续发生的主反应。脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出，然后将其用泵打入石膏脱水处理系统，再生的NaOH可以循环使用。

本钠钙双碱法脱硫工艺，以石灰浆液作为主脱硫剂，钠碱只需少量补充添加。由于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。由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。

(三)双碱法湿法脱硫的优缺点

与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法原则上有以下优点：

（1）用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；

（2）吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在塔外，这样避免了塔内堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，降低了操作费用；同时可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系统更紧凑，且可提高脱硫效率；

（3）钠基吸收液吸收SO2速度快，故可用较小的液气比，达到较高的脱硫效率，一般在90%以上；

（4）对脱硫除尘一体化技术而言，可提高石灰的利用率。

缺点是：

NaSO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不断的补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消耗量。另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。

总之，双碱法脱硫技术是国内外运用的成熟技术，是一种特别适合中小型锅炉烟气脱硫技术，具有广泛的市场前景。

(四)双碱法（TFGD）脱硫工艺主要技术特点

双碱法（TFGD）脱硫工艺主要技术特点如下：

（1）采用钠碱作为二氧化硫吸收剂，脱硫液在塔外用石灰再生，因此吸收塔内不会出现结垢的现象。

（2）由于钠碱与二氧化硫的反应速度要比其它吸收剂的反应速度快很多，因此在相同脱硫率的情况下，脱硫循环液的用量只是石灰石/石膏法的1/5，节能效果显著。

（3）适用范围广，适应低、中、高硫烟气。

（4）吸收塔入口采用急冷喷淋降温装置，通过计算机的模拟计算，保证了入塔的温度降为90℃以下。入口处材料经过特殊处理，既保证耐高温的冲击，还耐腐蚀、耐磨损。

（5）吸收塔底层采用先进可靠的单回路喷淋设计，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的方式，优化脱硫塔及塔内构件的布置，保证脱硫塔内烟气的稳定流动和脱硫液的均匀喷淋；众多应用实例证明该技术塔内传质稳定、气液接触充分，可保证系统的高效、稳定运行，达到最佳脱硫效果。

（6）采用独有的喷嘴布置形式，其中120°喷嘴布置在喷淋层内圈，90°喷嘴布置在喷淋层外围。如此布置可对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充分合理地覆盖，横截面喷淋量均匀，气液接触面积与接触几率大，有效提高了脱硫效率。同时亦尽可能减少喷淋到塔壁上的浆液量。

（7）吸收塔喷淋层采用高级的大流量实心锥喷嘴，采用螺旋式紧凑型设计，脱硫液通过螺旋体中心形成实心锥形喷射，覆盖均匀，喷射速率高，喷射角度精确，雾化效果好。同时，畅通的通道设计可最大程度避免阻塞现象。喷嘴采用先进的快开接口，可实现其快速拆卸，便于安装、更换，有效减少维护检修的工作时间及工作量。

（8）工艺技术成熟，装置运行可靠性高。