双碱法脱硫技术方案设计

（一）脱硫系统设计

1、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→ 2 NaOH + 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。并针对脱硫工程中出现的问题进行了分析、改进，丰富、完善了自身的脱硫工艺，使得技

术的成熟性和运行可靠性得到进一步的提高。

(五)双碱法脱硫工艺及流程图

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，烟气系统，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。

A、吸收剂制备及补充系统

脱硫装置启动时用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中，加水配制成氢氧化钠碱液，碱液被打入返料水池中，由泵打入脱硫塔内进行脱硫，为了将用钠基脱硫剂脱硫后的脱硫产物进行再生还原，需用一个制浆罐。制浆罐中加入的是石灰粉，加水后配成石灰浆液，将石灰浆液打到再生池内，与亚硫酸钠、硫酸钠发生反应。在整个运行过程中，脱硫产生的很多固体残渣等颗粒物经渣浆泵打入石膏脱水处理系统。由于排走的残渣中会损失部分氢氧化钠，所以，在碱液罐中可以定期进行氢氧化钠的补充，以保证整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。为避免再生生成的亚硫酸钙、硫酸钙也被打入脱硫塔内容易造成管道及塔内发生结垢、堵塞现象，可以加装瀑气装置进行强制氧化或特将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级沉淀池充分沉淀保证大的颗粒物不被打回塔体。另外，还可在循环泵前加装过滤器，过滤掉大颗粒物质和液体杂质。

B、烟气系统

锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后