1、大气污染控制及设备运行大气污染控制及设备运行第七章第七章第第3讲讲7.2.2 7.2.2 双碱法烟气脱硫工艺双碱法烟气脱硫工艺 双碱法是为了克服石灰石双碱法是为了克服石灰石石膏法中结垢问题而发展起来的一种石膏法中结垢问题而发展起来的一种脱硫方法，在吸收和吸收液处理过程中使用了两种不同类型的碱。脱硫方法，在吸收和吸收液处理过程中使用了两种不同类型的碱。第一碱：烟气在塔中与溶解的碱第一碱：烟气在塔中与溶解的碱(钠碱或镁碱钠碱或镁碱)溶液相接触，溶液相接触，烟气烟气 中的中的SOSO2 2被吸收掉，因而避免了在塔内结垢；被吸收掉，因而避免了在塔内结垢；第二碱：脱硫废液再与第二碱第二碱：脱硫废液再与第
2、二碱(通常为石灰或石灰石通常为石灰或石灰石)反应，反应，使溶液得到再生，再生后的吸收液循环使用，同使溶液得到再生，再生后的吸收液循环使用，同 时产生亚硫酸钙时产生亚硫酸钙(或硫酸钙或硫酸钙)不溶性沉淀。不溶性沉淀。根据脱硫过程中所使用第一碱根据脱硫过程中所使用第一碱(吸收用吸收用)和第二碱和第二碱(再生用再生用)的不的不同，双碱法有多种组合。常用的有钠钙双碱法和镁钙双碱法，这里同，双碱法有多种组合。常用的有钠钙双碱法和镁钙双碱法，这里重点介绍钠钙双碱法。重点介绍钠钙双碱法。一、脱硫原理一、脱硫原理 钠钙双碱法第一碱通常为钠钙双碱法第一碱通常为NaOHNaOH或或NaNa2 2COCO3 3，第
3、二碱通常为石灰石，第二碱通常为石灰石或石灰。该方法与石灰石或石灰。该方法与石灰石/石灰法的总体效果相同，都是从烟气石灰法的总体效果相同，都是从烟气中脱除中脱除SOSO2 2，消耗石灰石或石灰，产生亚硫酸盐或硫酸盐浆液。但，消耗石灰石或石灰，产生亚硫酸盐或硫酸盐浆液。但中间步骤不一样，双碱法中中间步骤不一样，双碱法中SOSO2 2的吸收和泥浆的沉淀反应完全分开，的吸收和泥浆的沉淀反应完全分开，从而避免了吸收塔的堵塞和结垢问题。从而避免了吸收塔的堵塞和结垢问题。1.吸收反应：吸收反应：OHSONaSONaOH22322232232COSONaSOCONa32232NaHSO2OHSOSONa 2.
4、2.再生反应：脱硫废液再与第二碱反应，使吸收液可以循环使用。再生反应：脱硫废液再与第二碱反应，使吸收液可以循环使用。理论上，用石灰再生反应完全，而用石灰石再生反应不完全。理论上，用石灰再生反应完全，而用石灰石再生反应不完全。采用石灰石作再生剂时：采用石灰石作再生剂时：3.3.氧化反应：将再生过程生成的亚硫酸钙氧化反应：将再生过程生成的亚硫酸钙(CaSO(CaSO3 31/2H1/2H2 2O)O)氧化，可氧化，可制得脱硫石膏制得脱硫石膏(CaSO(CaSO4 42H2H2 2O)O)：OH23OH21CaSOSONa)OH(CaNaHSO2223322322233233COOH21OH21Ca
5、SOSONaNaHSO2CaCOOHCaSONaOHOHOHCaSONa23223221221)(OH2CaSO2OH3OOH21CaSO2242223 二、双碱法典型工艺流程二、双碱法典型工艺流程典型工艺流程典型工艺流程1.吸收塔吸收塔2.喷淋装置喷淋装置3.除雾装置除雾装置4.瀑布幕瀑布幕5.缓冲箱缓冲箱6.浓缩器浓缩器 7.过滤器过滤器 8.Na2CO3吸收液吸收液 9.石灰仓石灰仓10.中间仓中间仓11.熟化器熟化器 12.石灰反应器石灰反应器 三、工艺特点三、工艺特点 双碱法脱硫是国内外运用比较成熟的技术，是一种特别适合中小型锅炉的烟双碱法脱硫是国内外运用比较成熟的技术，是一种特别适
6、合中小型锅炉的烟气脱硫技术，具有广泛的市场前景，与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法气脱硫技术，具有广泛的市场前景，与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法有以下优点：有以下优点：1.1.循环液基本上是循环液基本上是NaOHNaOH的水溶液，在循环过程中对水泵、管的水溶液，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；道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；2.2.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；同时堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，降低了操
7、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；可提高脱硫效率；3.3.钠基吸收液吸收钠基吸收液吸收SO2SO2速度快，采用较小的液气比，可达到较高速度快，采用较小的液气比，可达到较高 的脱硫效率（一般在的脱硫效率（一般在90%90%以上），从而降低运行费用；以上），从而降低运行费用；4.4.对脱硫除尘一体化技术而言，可提高石灰的利用率。对脱硫除尘一体化技术而言，可提高石灰的利用率。四、主要技术问题四、主要技术问题1.1.钠耗问题钠耗问题 钠耗是双碱法的一个重要指标。由于氧化副反应生成的产钠耗是双碱法的一个
8、重要指标。由于氧化副反应生成的产物物NaNa2 2SOSO4 4较难再生，需不断的补充较难再生，需不断的补充NaOHNaOH或或NaNa2 2COCO3 3，从而增加碱，从而增加碱的消耗量；另外，的消耗量；另外，NaNa2 2SOSO4 4的存在也将降低石膏的质量。的存在也将降低石膏的质量。2.2.结垢问题结垢问题 在双碱法系统中有两种可能会引起结垢。一种是一种为碳在双碱法系统中有两种可能会引起结垢。一种是一种为碳酸盐的结垢；另一种为硫酸根离子与溶解的钙离子产生石膏的酸盐的结垢；另一种为硫酸根离子与溶解的钙离子产生石膏的结垢；根据经验前一种结垢只要控制洗涤液结垢；根据经验前一种结垢只要控制洗涤
9、液pHpH值低于值低于9 9，就可，就可避免；后一种结垢只要保持石膏浓度在其临界饱和度值避免；后一种结垢只要保持石膏浓度在其临界饱和度值1.31.3以以下，就不会发生。下，就不会发生。7.2.3 循环流化床烟气脱硫工艺循环流化床烟气脱硫工艺 循环流化床烟气脱硫工艺（循环流化床烟气脱硫工艺（CFB-FGDCFB-FGD）起源于水泥和冶金的焙烧）起源于水泥和冶金的焙烧工艺，是近些年国际上新兴起的比较先进的半干法烟气脱硫技术，工艺，是近些年国际上新兴起的比较先进的半干法烟气脱硫技术，最早是最早是2020世纪世纪8080年代后期由德国年代后期由德国LurgiLurgi公司研究开发的。公司研究开发的。该
10、工艺是以循环流化床原理为基础，通过吸收剂（石灰浆）的该工艺是以循环流化床原理为基础，通过吸收剂（石灰浆）的多次循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，来提高吸收剂的利用率。多次循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，来提高吸收剂的利用率。它具有投资相对较低的优点，非常适合发展中国家使用，正引起越它具有投资相对较低的优点，非常适合发展中国家使用，正引起越来越多国家的重视。来越多国家的重视。一、脱硫原理一、脱硫原理 循环流化床是一种使高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充循环流化床是一种使高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触的技术。循环流化床烟气脱硫技术主要是根据循环流化分接触的技术。循环流化床烟气脱硫技术主要是
11、根据循环流化床的工作原理，使吸收剂在循环流化床内实现二氧化硫与氢氧床的工作原理，使吸收剂在循环流化床内实现二氧化硫与氢氧化钙反应的一种脱硫方法。化钙反应的一种脱硫方法。在循环流化床脱硫塔中，在循环流化床脱硫塔中，Ca(OH)Ca(OH)2 2与烟气中的与烟气中的SOSO2 2和几乎全部的和几乎全部的SOSO3 3完成化学反应，主要化学反应完成化学反应，主要化学反应方程式如下：方程式如下：Ca(OH)2+SO2=CaSO31/2 H2O+1/2 H2O Ca(OH)2+SO3=CaSO41/2 H2O+1/2 H2O CaSO31/2 H2O+1/2O2=CaSO41/2 H2O 同时也可以脱除
12、烟气中的同时也可以脱除烟气中的HClHCl和和HFHF等酸性气体，基本反应如下：等酸性气体，基本反应如下：Ca(OH)Ca(OH)2 2+2HCl=CaCl+2HCl=CaCl2 22H2H2 2O O（7575）（强吸潮性物料）（强吸潮性物料）2Ca(OH)2Ca(OH)2 2+2HCl=CaCl+2HCl=CaCl2 2Ca(OH)Ca(OH)2 22H2H2 2O O（120120）Ca(OH)Ca(OH)2 2+2HF=CaF+2HF=CaF2 2+2H+2H2 2O O二、典型工艺系统流程二、典型工艺系统流程 一个典型的循环流化床烟气脱硫系统由预电除尘器、吸收一个典型的循环流化床烟气
13、脱硫系统由预电除尘器、吸收剂制备、脱硫塔、脱硫灰再循环、注水系统、脱硫除尘器以及仪剂制备、脱硫塔、脱硫灰再循环、注水系统、脱硫除尘器以及仪表控制系统等组成，其工艺流程见下图。表控制系统等组成，其工艺流程见下图。循环流化床烟气脱硫工艺循环流化床烟气脱硫工艺循环流化床烟气脱硫工艺循环流化床烟气脱硫工艺 在具体工程应用中，根据我国用户不同情况的需要，脱硫公在具体工程应用中，根据我国用户不同情况的需要，脱硫公司自主开发了不同的烟气循环流化床脱硫工艺流程，应用比较多司自主开发了不同的烟气循环流化床脱硫工艺流程，应用比较多的有：的有：外置分离器烟气循环流化床烟气脱硫技术工艺流程外置分离器烟气循环流化床烟气
14、脱硫技术工艺流程 带炉内煅烧的烟气循环流化床脱硫技术工艺流程带炉内煅烧的烟气循环流化床脱硫技术工艺流程 带预除带预除尘的循环流化床烟气脱硫技术尘的循环流化床烟气脱硫技术 工艺流程工艺流程 外置分离器外置分离器CFB-FGDCFB-FGD工艺流程工艺流程带炉内煅烧的带炉内煅烧的CFB-FGDCFB-FGD工艺流程工艺流程带预除带预除尘的尘的CFB-FGDCFB-FGD工艺流程工艺流程三、工艺布置方式三、工艺布置方式1.1.主要工艺设备的布置原则主要工艺设备的布置原则 CFB-FGDCFB-FGD系统中的吸收塔、脱硫除尘器为主要工艺设备，其他系统中的吸收塔、脱硫除尘器为主要工艺设备，其他的工艺设备
15、为辅助设备。在脱硫除尘系统的工艺布置设计中，应的工艺设备为辅助设备。在脱硫除尘系统的工艺布置设计中，应该优先考虑主要设备的布置，且尽量布置在锅炉的主中心线上，该优先考虑主要设备的布置，且尽量布置在锅炉的主中心线上，再将辅助工艺设备围绕吸收塔周围布置。再将辅助工艺设备围绕吸收塔周围布置。2.2.辅助工艺设备的布置原则辅助工艺设备的布置原则 （1）吸收剂制备系统布置应该尽量紧靠吸收塔（如侧部）。）吸收剂制备系统布置应该尽量紧靠吸收塔（如侧部）。（2）脱硫灰再循环系统布置在脱硫除尘器的灰斗下部。）脱硫灰再循环系统布置在脱硫除尘器的灰斗下部。（3）注水系统的工艺水箱应布置在靠近吸收塔底部的地面上，旁）
16、注水系统的工艺水箱应布置在靠近吸收塔底部的地面上，旁 边安装水泵，以便向吸收塔和消化器供水。边安装水泵，以便向吸收塔和消化器供水。（4）风机、泵以及控制仪表应布置地面的空地处，便于检修。）风机、泵以及控制仪表应布置地面的空地处，便于检修。3.3.已建电厂脱硫系统改造工程布置方式已建电厂脱硫系统改造工程布置方式（1）在原有除尘器引风机后增设一套）在原有除尘器引风机后增设一套CFB脱硫系统脱硫系统（2）在现有除尘器与锅炉之间增设一套）在现有除尘器与锅炉之间增设一套CFB吸收塔吸收塔（3）把原来的炉后设备全部拆除，重新建设一套完整）把原来的炉后设备全部拆除，重新建设一套完整 CFB脱硫除尘系统脱硫除
17、尘系统 四、技术关四、技术关 键键 1.1.循环流化床脱硫塔的床体结构合理：循环流化床脱硫塔的床体结构合理：一方面要保持稳定的流态化一方面要保持稳定的流态化 另一方面需要保持较低的阻力损失另一方面需要保持较低的阻力损失 2.2.喷水增湿系统的水雾化性能要满足一定要求，脱硫系统烟气喷水增湿系统的水雾化性能要满足一定要求，脱硫系统烟气 出口温度要大于露点温度出口温度要大于露点温度1010度以上。度以上。五、工艺特点五、工艺特点 1.循环流化床烟气脱硫工艺技术优点循环流化床烟气脱硫工艺技术优点 （1 1）工艺成熟，流程简单，操作方便，可靠性高，适于各种含硫煤种；）工艺成熟，流程简单，操作方便，可靠性
18、高，适于各种含硫煤种；（2 2）占地面积小，基建投资省，运行费用低；）占地面积小，基建投资省，运行费用低；（3 3）无喷浆系统及浆液喷嘴，脱硫产物为干态而且无废水排放；）无喷浆系统及浆液喷嘴，脱硫产物为干态而且无废水排放；（4 4）脱硫效率高，可达）脱硫效率高，可达95%95%以上；以上；（5 5）床料参与循环，新鲜石灰在反应器的停留时间长，石灰利用率高；）床料参与循环，新鲜石灰在反应器的停留时间长，石灰利用率高；（6 6）适应锅炉负荷变化能力强；）适应锅炉负荷变化能力强；（7 7）净化后的烟气温度在露点以上，不会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀；）净化后的烟气温度在露点以上，不会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀；（8 8）能同时有效脱除氯化物和氟化物等有害气体；）能同时有效脱除氯化物和氟化物等有害气体；2.循环流化床烟气脱硫工艺循环流化床烟气脱硫工艺 技术缺点技术缺点（1 1）对石灰品质和颗粒粒径要求高；）对石灰品质和颗粒粒径要求高；（2 2）脱硫系统对除尘器除尘效率有一定影响；）脱硫系统对除尘器除尘效率有一定影响；（3 3）生成的）生成的CaSOCaSO3 3比比CaSOCaSO4 4多，多，CaSOCaSO3 3需经处理才可成为需经处理才可成为CaSOCaSO4 4。
