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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，鄭州大學水利與環境學院，地理信息系統 李博識（1991-），男，漢，吉林省吉林市人，鄭州大學水利與環境學院，道路橋梁與渡河工程 摘要：近年來我國經濟快速發展，原煤消費量持續增長，使得SO2和NOx排放量逐年增加，導致環境污染嚴重，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點，并總結其對環境保護的影響。 關鍵詞：煙氣 雙堿法脫硫 環境保護 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年代西南地區擴大到長江以內的廣大地區，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發展的主要問題。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。 （一） 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，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，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。 �。ǘ� 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使用。 1、 工藝原理 （1） 吸收劑的制備系統 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 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 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 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，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點 雙堿法的明顯優點是，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） 鈉堿雙堿法的優點 1、 用NaOH脫堿，循環水基本上是NaOH的水溶液，循環過程中對水泵、管道、設備均無腐蝕與堵塞現象，便于設備運行與保養。 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良，不僅可用于水泥工業，也可供制石膏板用。 四、 雙堿法脫硫技術對我國環保的影響 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展潔凈煤炭技術在我國可持續發展中將占有舉足輕重的地位。作為發展中國家的我們，面臨經濟建設的任務很重，為此，發展潔凈煤技術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電站，海灣電力公司的肖爾茨熱電廠以及日本同和礦業公司，除此之外，我國于1980按同和礦業建成了一套工業裝置。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、好處理的優點，剛好符合我國的國情。在過去的幾年中，它也為環保事業做了很大的貢獻，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發展。（作者單位：鄭州大學水利與環境學院） 參考文獻： [1]蔣文舉，煙氣脫硫脫硝技術手冊，化學工業出版社，2007年第1版，202-206 [2]雷仲存，工業脫硫技術，化學工業出版社，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，化學工業出版社，2007年第2版，110
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