双碱法烟气脱硫塔.docx

双碱法烟气脱硫塔 一、 概况 由于大气污染日益严重，国家环保局修订了GB13271-2001溶炼炉大气污染物排放。对烟尘和SO2排放制订了更严格的排放要求，因此一些老式脱硫设备已不能满足环保要求，所以选择除尘脱硫设备要特别慎重。 二、 方案制定的原则 我们设计方案遵循以下几条原则： 1、 适用于燃煤及水煤浆溶炼炉的除尘脱硫项目。 2、 保证除尘脱硫效果，排放标准达标。 3、 本技术方案采用湿式双碱法脱硫技术，技术成熟可靠，经济合理。 4、 技术有较大的适用性，可根据不同工况条件进行调整。 5、 最大限度的降低成本。 6、 在不增加操作人员操作程序的前提下最大限度的降低运行成本。 7、 保证设备运行安全、可靠基本实现无故障运行。 三、 技术参数及性能指标 参数指标 单位 参数 备注 处理烟气量 Nm3/h 100000 需方提供值 燃煤含硫量 % 0.6% 需方提供值 烟尘初始浓度 mg/Nm3 400 国家标准值 除尘效率 % 98 设计性能值 脱硫效率 % 85-92 设计性能值 脱硫后排放浓度 mg/Nm3 900 设计性能值 林格曼黑度 级 1 设计性能值 烟气含湿量 % 8 国家标准值 烟气进口温度 160 设计值 烟气出口温度 60-80 设计值 设备阻力 Pa 850 设计值 本方案执行GB13271-2001冶炼炉大气污染物排放标准。 四、 多种脱硫方式的选择 双碱法脱硫 双碱法脱硫工艺是为了克服石灰/石灰石法烟气脱硫容易结垢、需要循环水量大、能耗高的缺点发展起来的，钠钙双碱法（Na2CO3-Ca(OH)2）用纯碱启动、钠碱吸收SO2、石灰再生，再生后吸收液循环使用。 双碱法烟所脱硫工艺同石灰石/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HSO和HSO3； 然后H+与溶液中的OH-中和反应，生成盐和水，促进SO2不断被吸收溶解。具体反应程式如下： 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是Ca(OH)2进行再生，再生反应过程如下： Ca(OH)2 + Na2SO3 2NaOH + CaSO3 Ca(OH)2 + 2Na2SO3 Na2SO3 + CaSO3 1/2 H2O + 1/2 H2O 存在氧气的条件下，还会发生以下反应： Ca(OH)2 + Na2SO3 + 1/2 O2 + 2 H2O 2NaOH + CaSO4 H2O 湿式双碱法脱硫是一种低成本、高效率的脱硫方法。在本工艺中，由于消耗的是石灰，与使用氧化镁、氨水相比，运行成本较低，同时由于直接发生反应的是NaOH 和Na2SO3，提高了反应速度与效率、大大减少了持液量，同时，由于直接脱硫剂是碱性强、反应活性好的NaOH，因此据相关资料和我公司经验，脱硫效率最高可达95%甚至更高。 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。 双碱法脱硫技术是国内外运用的成熟技术，是一种特别适合大中小型铝材炼炉烟气脱硫技术，具有广泛的市场前景。 综上所述本方案选用双碱法脱硫。 五、 性能特点 本公司新研制开发的BCT型玻璃钢系列除尘脱硫设备，就是吸收了种类除尘器的优点，克服存在的弊病，使其尽可能结构简单，造价低，不需管理维修，运行费用少，而且十年内均可满足环保排放要求。 BCT型除尘脱硫设备，系针对BWC型水膜除尘器技术未被突破和脱硫效率低的现状，应广大用户的迫切要求，由我公司攻关研制成功的一种除尘脱硫效率高、自控性能优越、操作简单的新型除尘脱硫设备，并获得了国家专利，专利号为ZL03.2.45320.5，产品畅销全国各地，得到用户的一致好评。 BCT型除尘脱硫设备保留了水膜除尘器的结构、采用圆形阻力小、装配紧凑、占地面积小、施工安装方便、净化效率高、允许入口含尘浓度高、允许风量大、能净化湿度大且具有一定粘性的粉尘而不致堵塞，以及用水量小等长处，彻底更新了自控系统的给水管路，技术性能先进、功能可靠、运行稳定。 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或直接堆放、抛弃。再生的NaOH可以循环使用。 用泵打入FRP复合材料的除尘脱硫设备中，以含Na2SO3的循环水为吸收剂，根据煤的全硫分含量及烟气中的SO3浓度，通过特殊的喷头，使吸收剂雾化，烟气和雾化后的吸收剂在反应板上充分混合、接触，SO3与Na2SO3发生化学反应，生成易溶于水的Na2SO3及NaHSO3，完成脱硫反应。在脱硫过程中，烟气夹杂的烟道灰同时被循环水湿润而捕集进入循环水，从脱硫除尘器排出的循环水变为灰水（稀灰浆）。一起流入沉淀池，烟道灰经沉淀定期清除，回收利用，如制内燃砖等。上清液溢流进入反应池与投加的石灰进行反应，置换出的氢氧化钠溶解在循环水中，同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等，可通过沉淀清除；可以回收，是制水泥的良好原料。因此可做到废物综合利用，降低运行费用。 本设备适用于各类型燃煤、燃油炼炉以及冶金、矿山、煤炭、化工、铸造、陶瓷、建材、电力等行业的烟气净化，净化非纤维性、非水凝性的温度不高于300含尘气体的脱硫。具体有以下特点： 1、 耐高温 BCT系列玻璃钢除尘脱硫器，其主体采用改性耐高温高性能树脂基复合材料。普通树脂复合材料制品耐温性能较差，不适合作除尘器的主体材料，我公司研制的耐高温改性树脂基复合材料，属国内首创。 2、 耐酸碱腐蚀，抗老化，轻质高强，使用寿命长 由于采用了树脂材料这一广普耐腐蚀材料，并对其进行了耐高温的改性处理，并且设备主体使用大型缠绕设备一次成型，大大增加了设备强度，使BCT系列除尘脱硫器具备了高强度、耐腐蚀等性能，在正常规范操作的情况下维修率几乎为零。聚酯的衰变系数一般为15-25年，我公司研制的玻璃钢除尘脱硫器是其它耐高温材料的有机结合体，并综合考虑了除尘器的其它性能，玻璃钢除尘器具备耐高温、耐腐蚀这一特性外，设备进口内还加上了耐磨层，大大提高警惕除尘器的使用寿命。 3、 结构采用分体组合式，方便了运输与安装 BCT型除尘脱硫器在结构上进行科学合理的分体式设计，这种新颖精巧的结构方便了用户的运输及安装，节省了人力物力和日常维护保养。 4、 科学独特的叶轮脱水器，节能降耗，利用离心力原理脱水，叶轮脱水设备，不用动力能源，设备内无运动性零部件，从而提高了运行可靠性和稳定性，降低了损耗，减少维护成本。 5、 设备扩散室内液气接触的比面积大，除尘脱硫效率高，实验证明液气比L/G-0.4GM3，脱硫效率可达90%以上。 6、 设备除尘脱硫一体化，耗水量小，可采用氢氧化钠、工业碱性废水或炉渣水、炼炉排污废水作脱硫剂，不仅节约能源，而且无第二次污染。 7、 BCT 型玻璃钢除尘脱硫器适用于130吨/小时以下的蒸汽或热水炼炉的除尘脱硫，效果均达到国家大气污染物排放标准。 8、 本产品为湿式，水与空气充分交换，微小的尘粒通过水雾吸附下来，排出的水经过沉淀封闭循环使用，一方面节约水资源，另一方面防止水流入下水道，造成二次污染。 9、 该产品为分体式组装成型，方便运输、安装、便于升级改造，实现多级除尘脱硫。 10、 该产品结构严密，具有良好的密封性能和耐腐蚀性能，且造价低，使用寿命长。 11、 采用了先进的喷淋水膜技术，提高了喷淋效率，节约了循环水量。 12、 对烟气的问题和烟气中的SO2浓度，波动适用性强，适应于0.9-0.8%的煤中含硫量。 13、 具有先进的除尘脱硫性能，解决了各种应用旋风原理工作、除尘器因锅炉负荷下调造成除尘效率降低的特点。 同类产品的技术水平对比 一般燃煤工业锅炉排烟都含有较多的硫化物、氮氧化物等有害气体，遇水化合后形成腐蚀性强的酸性液体，对金属部件有较强的腐蚀能力，对麻石中含有的钙、镁、铁等成分也会逐渐引起化学反应，逐步腐蚀麻石的内部，破坏麻石的结构，使其层层浸蚀剥落。由于受高速烟气冲刷，形成沟或麻坑，高低不平，形不成水膜，影响除尘效果，增加维修难度，从而降低了除尘器的使用寿命。并且麻石除尘器的砌缝不严容易造成漏风系数过高，造成风压风量不足。 六、 六、 结构特征、工作原理 烟气由塔底进风口进入脱硫塔，由于塔板叶片的导向作用而旋转上升，并在塔板上将逐板下流的浆液喷成几十微米的细雾滴，使气液间接触面积急剧增大（比水膜除尘器的气液面积增大几百至上千倍）。液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后甩到塔壁上，沿壁下流。由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收（脱硫）的效果好。旋流板塔由于特殊的内部结构设计，决定了它是一种高效通用型传质设备，具有通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率高等优点，其综合性能优于国内外普遍使用的湿法烟气双碱法脱硫塔除尘装置。 为了保证本设备的耐腐蚀性，采取了玻璃钢主体防腐措施（内部配件选用玻璃钢或进口不锈钢和配件制作）。 我公司专业制作双碱法脱硫塔设备走向全国各地，脱硫塔用处很广，比如，冶炼金属厂家有：金、银、铅、锡、铜、镁、钢、铁、玻璃、锌、铝矿物提炼金属等高温所有提炼厂家。 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，由于其溶解度办小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞堵塞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。1、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，不会造成过饱各结晶，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，比较适用于中小型炼炉进行脱硫改选。 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。脱硫工艺主工包括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SO先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3： SO2（g）=SO2(aq) (1) SO2(aq) + H2O(1) = H+HSO3 = 2H + SO32-; (2)式（1）为慢反应，是速度控制过程之一。 然后H+与溶液中的OH中和反应，生成盐和水，促进SO2不断被吸收溶解。具体反应方程如下： 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是Ca(OH)2进行再生，再生反应过程如下： Ca(OH)2 + Na2SO3 2NaOH + CaSO3 Ca(OH)2 + 2Na2SO3 Na2SO3 + CaSO3 1/2 H2O + 1/2 H2O 存在氧气的条件下，还会发生以下反应： Ca(OH)2 + Na2SO3 + 1/2 O2 + 2 H2O 2NaOH + CaSO4 H2O 脱下的硫以亚硫酸钙的形式析出，然后将其用泵打入石膏脱水处理系统或直接堆放抛弃。再生的NaOH可以循环使用。1、 工艺流程介绍来自提炼炉的烟气先经过除尘器除尘 然后烟气经烟道从塔底进入脱硫塔。在脱硫塔内布置若干层（根据具体情况定）旋流板的方式，旋流板塔具有良好的气液接触条件，从塔顶喷下的碱液在旋流板上进行雾化使得烟气中的SO2与喷淋的碱液充分吸收、反应。经脱硫洗涤后的净烟气经过除雾器脱水后进入换热器，升温后的烟气经引风机通过烟囱排入大气。2、 工艺流程说明双碱法烟气脱硫工艺主要包括吸收剂制备和补充系统，SO2吸收系统，脱硫石膏脱水处理系统和电气与控制系统五部分组成。二次污染的解决问题 采用氢氧化的作为脱硫剂，在脱硫塔内吸收二氧化硫反应速率快，脱硫效率高，但脱硫的产物Na2SO4很难进行处理，极易造成严重的二次污染问题。采用双碱法烟气脱硫工艺，用氢氧化钠吸收二氧化硫后的产物用石灰来再生，只有少量的Na2SO4被带入石膏浆液中，这些掺杂了Na2SO4的石膏浆液用泵打入旋流分离器中进行固液分离，分离的大量的含水率较低的固体残渣被打到渣场进行堆放，溶液流回再生池继续使用，因此不会造成二次污染。 3、 工艺特点 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，需要不断的补充NaOH或Na2SO3而增加碱的消耗量。另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量。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炼炉烟气脱硫技术，具有广泛的市场前景。空气净化技术：钙钠双碱法脱硫工艺，简称双碱法。该法主要是脱除气体中的SO2气体。适用于锅炉烟气、焦炉气、炼炉生产废气等的脱硫。供暖锅炉脱硫塔的提炼炉脱硫塔内部结构相反，大不一样。一、 工艺特点钙钠双碱法是先用钠碱性吸收液进行烟气脱硫，然后两用石灰粉再生脱硫液，由于整个反应过程是液气相之间进行，避免了系统结垢问题，而且吸收速度高，液气比低，吸收剂利用率高，投资费用省，运行成本低。1、 以NaOH(Na2CO3)脱硫，脱硫液中主要为NaOH(Na2CO3)水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞，便于设备运行和维护。2、 钠基吸收液对SO2反应速度快，故有较小的液气比，达到较高的脱硫效率，一般90%。3、 脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，降低了运行成本。4、 以空塔喷淋为脱硫塔结构，运行可靠性高，事故发生率小，塔阻力低，P600Pa.二、 工艺原理 1、 反应原理 SO2吸收反应：Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2 吸收剂再生反应：CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + Na2CO3 + H2O 2NaOH + CaSO3H2O 2、 工艺流程 采用溶炼炉的烟气经换热降温至200，经烟道从塔底进入脱硫塔。在脱硫塔内布置若干层娄十支喷嘴，喷出细微液滴雾化均布于脱硫塔溶各内，烟气与喷淋脱硫液进行充分汽液混合接触，使烟气中的SO2和灰尘被脱硫液充分吸收、反应，达到脱尘除SO2的目的。经脱硫洗涤后的净烟气经塔顶除雾器脱水，经脱硫塔上部进入烟囱排入大气。脱硫循环液经塔内气液接触除SO2后，经塔底管道流入沉淀池在此将灰尘沉淀下来，清液经上部溢进入反应再生池，在池内与石灰乳液制备槽引来的石灰乳进行再生反应，再生液流入泵前循环槽补入Na2CO3，由泵打入脱硫塔顶脱除SO2循环使用。其中再生产出的CaSO3及烟气中过剩氧生成的CaSO4于沉淀池中沉淀分离。 三、 工艺优势 1、 烟气系统 来自溶炼烟气经烟道引见机直接进入脱硫塔。脱硫塔以空塔喷淋结构。设计空速小（4.0m/s）,塔压力降小（600Pa）,脱硫集中除尘、脱硫、排烟气于一体，烟气升至塔顶进入烟囱排入大气。脱硫塔制作完毕喷砂处理后，环氧树脂防腐6遍，塔内部件主要是喷嘴和防雾器，均为304不锈钢材质。当脱硫泵出现故障时，脱硫暂停反应，烟气可通过烟囱排入大气。 2、 脱硫塔SO2吸收系统 烟气进入脱硫塔向上升起与向下喷淋的脱硫塔以逆流式洗涤，气液充分接触吸收SO2。脱硫塔采用喷嘴式空塔喷淋，由于喷嘴的雾化作用，分裂成无数小直径的液滴，其总表面积增大数千倍，使气液得以充分接触，气液相接触面积越大，两相传质热反应，效率越高。因此化工生产中诸多单元操作中多喷淋塔结构，起到高效、节能、造价低等优点。脱硫塔内碱液雾化吸收SO2及粉尘，生成Na2CO3，同时消耗了NaOH和Na2CO3。脱硫液排出塔外进入再生池与Ca(OH)2反应，再生出钠离子并补入Na2CO3（或NaOH），经循