浓碱双碱法烟气脱硫工艺

技术领域

本发明涉及环境技术领域，属于大气污染控制与治理方向，尤其是涉及一种双碱法烟气脱硫工艺。

背景技术

烟气脱硫的历史悠久，早在一百多年前就有人进行了这方面的研究。目前，脱硫技术归纳起来可分为三大类：(1)燃烧前脱硫，如洗煤、微生物脱硫；(2)燃烧中脱硫，如工业型煤固硫、炉内喷钙；(3)燃烧后脱硫，即烟气脱硫(FGD)。FGD技术是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。FGD技术，主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO₂，并使其转化为较稳定的硫的化合物。FGD技术种类繁多，但是在当今技术中占主导地位的是湿式石灰石/石灰法。

湿法石灰石/石灰烟气脱硫技术是利用成本低廉的石灰和石灰石作为吸收剂吸收烟气中的SO₂，生成半水亚酸钙或石膏。这种技术曾在70年代因其投资大、运行费用高和腐蚀、结垢、堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用。经过多年的实践和改进，工作性能和可靠性大为提高，投资与运行费用显著减少，是目前我国引进的装置中烟气脱硫主要方法。该法主要优点是：a.脱硫效率高(有的装置Ca/S＝1时，脱硫效率大于90％)；b.吸收剂利用率高，可大于90％；c.设备运转率高(可达90％以上)。主要缺点是投资大、设备占地面积大、运行费用高。“七五”期间重庆某电厂引进日本三菱重工的与2×360MW机组配套2套湿式石灰石/石膏法烟气脱硫技术与设备，率先建成了大型电厂锅炉烟气脱硫示范工程，并于1992和1993年正式投入商业运转，系统脱硫率达95％以上，副产品石膏纯度高于90％。

为了克服湿式石灰/石灰石法容易结垢和堵塞的缺点，发展了双碱法。该法先用可溶性的碱性清液作为吸收剂在主塔内吸收SO₂，然后在塔外用石灰乳或石灰对吸收液进行再生。双碱法的明显优点是，由于主塔内采用清液吸收，吸收剂在塔外的再生池中进行再生，从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题，从而可以使用高效的板式塔或填料塔代替浆液法。与目前广泛使用的喷淋塔相比，减小了吸收塔的尺寸及操作液气比，降低成本。另外，双碱法可得到较高的脱硫率，可达80％以上，应用范围较广，该法的碱液可以采用纯碱、烧碱、废碱启动，但该法碱液浓度较低，钠离子0.1-0.3mol/L，也有更低的，如0.03mol/L，稀碱双碱法的主要缺点是再生池和澄清池占地面积较大。

发明内容

本发明提供了一种浓碱双碱法烟气脱硫工艺，解决原有的稀碱双碱法存在的再生池和澄清池占地面积过大的问题，同时提高脱硫效率。

本发明采用的技术方案是提高原稀碱双碱法吸收液中钠离子浓度，形成较高的盐溶液，利用高浓度亚硫酸钠和亚硫酸氢钠缓冲溶液具有较大的缓冲能力脱除烟气中的二氧化硫，保证吸收塔进出口的吸收液pH值变化不大。同时，采用双循环系统，即在稀碱双碱法单循环的基础上，增加一个再生循环系统，而原来系统中的再生系统取消。

本发明的反应过程为(以纯碱为补充碱，以石灰为再生碱)：

1.系统的启动阶段，吸收液中加入纯碱后，吸收塔内吸收器中发生如下反应：

           (1)

Na₂SO₃+SO₂+H₂O→2NaHSO₃          (2)

当纯碱加入后，反应(1)为主要反应。系统在启动后的一段时间内不需要再生，先是反应(1)，然后是反应(2)，pH缓慢下降，下降到7以后开始再生，需不需要再生可以由pH控制来实现。

2.再生通过吸收塔外再生池中加入石灰和水进行：

       (3)

              (4)

3.再生池中的澄清液通过补充碱，送回吸收塔，由于补充碱是在再生反应以后加入的，所以吸收液(pH＝12.5左右)已经是NaOH为主了，由于含有极低浓度的被亚硫酸根离子饱和的钙离子，碳酸钙的溶解度远小于亚硫酸钙，故这时发生如下反应：多余的碳酸根离子在进入塔内时，发生反应(1)。

4.系统运行一段时间后，进入吸收器内的吸收液进行脱硫，进行如下反应：

               (6)

            (7)

通过再生循环系统，形成高浓度亚硫酸钠和亚硫酸氢钠缓冲溶液循环脱硫。

一种浓碱双碱法烟气脱硫工艺，烟气送入吸收塔内的吸收器中通过吸收液吸收二氧化硫后排出，吸收液从塔底抽出，大部分进入吸收器内进行脱硫，吸收二氧化硫后的吸收液回到吸收塔的底部；另一小部分进入再生池，再生池中加入再生碱和补充水进行再生，再生后浆液经过澄清池澄清后，澄清液到泵前池并加入补充碱，再进入吸收塔，与吸收液一起循环进入吸收器；澄清池内的亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物经过滤后，滤渣另行处理；滤液仍送回吸收液循环系统循环回用。

所述的进入吸收器的吸收液的pH为6.0-9.0，钠离子浓度为0.3-3摩尔/升，与烟气的液气比为0.5-10.0L/m³。

所述的进入再生池的吸收液与塔底抽出的吸收液的回流比(即再生循环量占总循环量的百分比)为3-30％。

所述的再生碱为石灰、石灰石或废碱。

所述的碱补充为纯碱、烧碱或废碱。

所述的再生池内溶液pH值控制在9-14。

所述的澄清液的钙离子浓度为10-1000mg/L。

所述的澄清液进入吸收塔的方式一种为回到吸收塔底原有的吸收液中，混合后再进入吸收液循环系统；另一种方式为另外直接作为新鲜的吸收液进入吸收液循环系统。

由于吸收液经过循环再生形成高浓度的亚硫酸钠和亚硫酸氢钠缓冲溶液，在pH＝6-8时，具有很高的缓冲能力，因此少量的从澄清池出来的高pH值浆液对塔内的总吸收液pH值不会造成明显的冲击，可以保证吸收塔进口的pH值稳定在6.0-9.0之间。

浓碱双碱法脱硫工艺可有效减小80-95％的循环池和澄清池面积，可以在场地不够宽裕的条件下使用；高浓度的盐溶液具有更高的脱硫效率，相同条件下比稀碱双碱法可提高脱硫效率约5-20％，脱硫效率可达95％以上；若要达到相同的脱硫效率可降低液气比，有效减少脱硫的运行费用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。