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一.雙堿法煙氣脫硫除塵技術在處理煙氣的應用

對煙氣除塵裝置的改造要求為：①SO₂脫硫效率≥80％；②煙塵濃度ufh≤100 mg／m³；③脫硫液閉路循環，不產生二次污染；④脫硫除塵系統的操作運行不影響原有生產設備的運行和檢修；⑤充分利用原有設備，節省投資；⑥脫硫除塵系統長周期穩定運行，且管理維護方便。

1.脫硫工藝的選擇

目前用于煙氣脫硫的已工業化的主要工藝有干法、半干法、濕法3大類。各種脫硫工藝比較見表

目前世界上通用各種脫硫工藝比較

1.1  干法脫硫

    干法脫硫屬于傳統工藝，常用的辦法是向爐內噴鈣、石灰／石灰石，金屬吸收等。其脫硫效率普遍不高（＜50％），且影響鍋爐本體的操作，導致鍋爐的出力降低，目前工業上應用較少。

1.2  半干法脫硫

    半干法使用較多的為塔內噴漿法，即將石灰制成石灰漿液，在塔內進行SO₂的吸收。由于石灰漿中的水分蒸發很快，反應基本上是氣固相反應。SO₂的吸收反應速度較慢，對石灰的要求很高，脫硫劑的成本較高，噴鈣反應效率較低，Ca／S比較大，一般在1.5以上，同時后續系統的除塵壓力大，目前應用不多。

1.3  濕法脫硫

    濕法脫硫為目前使用范圍最廣的脫硫方法，占脫硫總量的80％以上。濕法脫硫根據脫硫的原料不同可分為石灰石／石灰法、氨法、鈉堿法、鈉鈣雙堿法、金屬氧化法、堿性硫酸鋁法等。

    （1）石灰石／石灰法

    石灰石法是將石灰石粉碎成200～300目的石灰粉，制成石灰漿液，在吸收塔內通過噴淋霧化使其與煙氣接觸，使碳酸鈣與二氧化硫反應生成亞硫酸鈣，從而達到脫硫的目的。該工藝需配備石灰石粉碎系統和石灰石制漿系統。由于石灰石難溶、反應活性較低，需通過增大吸收液的噴淋量，提高液氣比（液氣比通常大于20）來保證足夠的脫硫效率，因此運行費用較高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，利用石灰活性大幅高于石灰石的特點提高脫硫效率。石灰法存在的主要問題是塔內容易結垢，引起氣液接觸器（噴頭或塔板）的堵塞。

    （2）鈉堿法

    鈉堿法是采用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性物質吸收煙氣中的二氧化硫，可副產高濃度二氧化硫氣體或亞硫酸鈉。該法具有吸收劑不揮發、溶解度大、活性高、吸收系統不堵塞等優點，適合于處理煙氣中二氧化硫濃度較高的場合，但也存在副產品回收流程較為復雜、投資較高、運行費用高等缺點。

    （3）氨法

    氨法是采用氨水作為二氧化硫的吸收劑，二氧化硫與氨反應可生成亞硫酸銨、亞硫酸氫銨與部分因氧化而產生的硫酸銨。根據吸收液再生方法的不同，氨法可分為氨－酸法、氨－亞硫酸銨法和氨－硫酸銨法。

    氨法脫硫的主要特點：①脫硫效率高（與鈉堿法相同），吸收劑氨水來源方便，副產物可作為農業肥料，但該肥料屬于酸性肥料，含氮量低，長期使用易造成土壤板結；②由于氨易揮發，使吸收劑消耗量增加，脫硫劑利用率不高；③脫硫對氨水的濃度有一定的要求，若氨水濃度太低，不僅影響脫硫效率，而且水循環系統龐大，使運行費用增大；④濃度增大，勢必導致蒸發量的增大，對工作環境產生影響；⑤氨易與凈化后煙氣中的二氧化硫反應，形成氣溶膠，使煙氣無法達標排放。

    氨法回收過程較為困難，投資費用較高，需配備制酸系統或結晶回收系統（中和器、結晶器、脫水機、干燥機等），故系統復雜，設備繁多，管理維護要求高。此外，環保水體對氨氮要求較高，易產生氨氮二次污染。

（4）金屬氧化物法

    常用的金屬氧化物法是氧化鎂法。氧化鎂與二氧化硫反應得到亞硫酸鎂和硫酸鎂，通過煅燒可重新分解出氧化鎂，使吸收劑得到再生，同時回收較純凈的二氧化硫氣體，脫硫劑可循環使用。由于氧化鎂活性高于石灰水，故脫硫效率也比石灰法高。金屬氧化物法的缺點是氧化鎂回收需結晶、分離、蒸發、煅燒等工序，工藝較復雜；但若直接采取拋棄法，大量可溶性鎂鹽會進入水體導致二次污染，總體運行費用較高。另外，系統的管路易結垢，當水質硬度較高時管路結晶堵塞更加嚴重。

    （5）納鈣雙堿法

    鈉鈣雙堿法（碳酸鈉/氫氧化鈣）結合了石灰法和鈉堿法的優點，利用鈉鹽易溶于水，反應活性高的特點，在吸收塔內部采用鈉堿吸收二氧化硫，吸收后的脫硫液進入堿再生池內利用廉價的石灰進行再生，從而使鈉離子得到循環吸收利用。該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點，既解決了石灰法塔內易結垢的缺點，又具備了鈉堿法吸收效率高的優點。脫硫副產物為亞硫酸鈣或硫酸鈣（氧化后）。亞硫酸鈣配制合成樹脂可生產新型復合材料鈣塑，或將其氧化后制成石膏，或直接與粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增強煤灰作為鋪路底層墊層材料的強度。與氧化鎂相比，鈣鹽不具備污染性，因此不產生廢渣的二次污染。

    本次改造采用鈉鈣雙堿法作為改造工程的脫硫工藝。

2  鈉鈣雙堿法脫硫原理

2.1  優點

    鈉鈣雙堿法采用純堿啟動、鈉堿吸收SO₂以及石灰再生的方法。與石灰石法及其他濕法脫硫工藝相比，納鈣雙堿法具有以下優點：①鈉堿吸收劑反應活性高、吸收速度快、液氣比小、運行費用低；②塔內鈉基清潔吸收，吸收劑、吸收產物的溶解度大，塔外再生沉淀分離，可大幅降低塔內和管道內的結垢；③鈉堿循環利用，損耗少，運行成本低；④吸收過程無廢水排放，吸收液中鹽分不積累濃度穩定；⑤排放廢渣無毒，溶解度極小，無二次污染；⑥石灰作為再生劑，安全可靠，成本低廉；⑦噴嘴，水泵，管路不堵塞；⑧運行過程液相比重不增加，從水易沉淀分離，可大幅降低水池的投資；⑨操作簡便，系統可長周期循環運行。

2.2  脫硫過程

Na₂Co₃＋SO₂→Na₂SO₃＋CO₂↑　　    ⑴

2NaoH＋SO₂→Na₂SO₃＋H₂O↑　　　  ⑵

Na₂SO₃＋SO₂＋H₂O→2NaHSO₃     　　  ⑶

以上三式視吸收液酸堿度不同而異：⑴式為吸收啟動反應；⑵式為主要反應(PH＝9)，當堿性降低到中性甚至酸性（5＜PH＜9），則按⑶式發生反應。

再生過程：

2NaHSO₃+Ca(OH)₂→Na₂SO₃+CaSO₃↓+2H₂0　　⑷

Na₂SO₃+Ca(OH)₂→NaOH+CaSO₃↓　　　　　⑸

在石灰漿液（石灰達到過飽和狀況）中，中性的NaHSO₃很快與石灰反應從而釋放出[Na^＋]，隨后生成的[SO3^2-]又繼續跟石灰反應，反應生成的CaSO₃以半水化合物形式沉淀下來，從而使[Na^＋]得以再生，吸收液恢復對SO₂的吸收能力，循環使用。

從上述反應中可以看出，鈉堿僅作啟動反應用，實際運行中消耗量不大，而主要脫硫劑還是石灰。

二. 除塵工藝：

 1、重力除塵法：

利用粉塵與氣體的密度不同，使粉塵靠自身的重力從氣流中自然沉降下來，達到分離或捕集含塵氣流中粒子的目的，缺點是除塵效率極低，一般用于小型鍋爐中。

2、慣性力除塵法：

利用粉塵與氣體在運動中的慣性流不同，使粉塵從氣流中分離出來。在實際應用中實現慣性分離的一般方法是使含塵氣流沖擊在擋板上，使氣流方向發生急劇改變，氣流中的塵粒慣性較大，不能隨氣流急劇轉彎，便從氣流中分離出來。

慣性除塵器適用于非粘性、非纖維性粉塵的去除。設備結構簡單，阻力較小；但分離效率低，只能捕集10－20μm以上的粗塵粒，只能用于多級除塵中的第一級除塵。

3、離心力除塵法：

利用含塵氣體的流動速度，使氣流在除塵裝置內沿某一定方向作連續的旋轉運動，粒子在氣流的旋轉中獲得離心力，導致粒子從氣流中分離出來。常用的除塵設備有旋風式除塵器和旋流式除塵器，其中最常用的是旋風式除塵器，旋風式除塵器的除塵效率較高，對大于5μm以上的顆粒具有較好的除塵效率，它適用于對非粘性及非纖維性粉塵的去除，且可用于高溫煙氣的除塵凈化，因此廣泛應用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵及除塵。

4、濕式除塵法：

利用液體（一般為水）洗滌含塵氣體，利用形成的液膜、液滴或氣泡捕獲氣體中的塵粒，塵粒隨液體排出，氣體達到凈化，液膜、液滴或氣泡主要是通過慣性碰撞，細小塵粒的擴散作用，液膜、液滴使塵粒增濕后的凝集作用及對塵粒的粘附作用，達到捕獲廢氣中塵粒的目的。

濕式除塵器除塵效率高，特別是高能量的濕式洗滌除塵器，在清除0.1μm以下的粉塵粒子時，仍能保持很高的除塵效率。濕式洗滌除塵器對凈化高溫、高濕、易燃、易爆的氣體具有很高的效率和很好的安全性。濕式除塵器在除去廢氣中粉塵粒子的同時，還能通過液體的吸收作用同時將廢氣中有害有毒的氣態污染物除去，有較好的脫硫效果。它適用于對非粘性及非纖維性。

5、過濾除塵法：

過濾式除塵是使含塵氣體通過多孔濾料，把氣體中的塵粒截留下來，使氣體達到凈化。濾料對含塵氣體的過濾，按濾塵方法由內部過濾與外部過濾之分。過濾式除塵器的濾料是通過濾料孔隙對粒子的篩分作用，粒子隨氣流運動中的慣性碰撞作用，細小粒子的擴散作用，以及靜電引力和重力沉降等機制的綜合作用結果，達到除塵的目的。

目前采用過濾除塵裝置是袋式除塵器，其結構是在除塵器的集塵室內懸掛若干個圓形或橢圓形的濾袋，當含塵氣流穿過這些濾袋的袋壁時，塵粒被袋壁截留，在袋的內壁或外壁聚集而被捕集。

袋式除塵器按清灰方式的不同可分為機械振打袋式除塵器、氣流反吹袋式除塵器、氣環反吹袋式除塵器、脈沖噴吹袋式除塵器。脈沖噴吹袋式除塵器。脈沖噴吹袋式除塵器具有處理氣量大、效率高、對濾袋損傷少等優點，在大、中型除塵工程中被廣泛采用。

袋式除塵器屬高效除塵器，對細粉塵具有很強的捕集效果，被廣泛應用于各種工業廢氣的除塵中，但它不適用于處理含油、含水及粘結性粉塵，同時也不適于處理高溫含塵氣體，沒有脫硫效果。

6、電除塵法：

電除塵是利用高壓電場產生的靜電力（庫侖力）的作用實現固體粒子或液體粒子與氣流分離。這種電場應是高壓直流不均勻電場，構成電場的放電極是表面曲率很大的線狀電極，集塵劑除塵布袋www.gqchuchenqi.com除塵骨架則是面積較大的板狀電極或管狀電極。

在放電極與集塵極之間是以很高的直流電壓時，兩極間所形成的不均勻電場使電極附近電場強度很大，當電壓加到一定值時，放電極產生電暈放電，生成的大量電子及陰離子在電場力作用下，向集塵極遷移。在遷移過程中中性氣體分子很容易捕獲這些電子或陰離子形成負離子。當這些帶負電荷的粒子與氣流中塵粒相撞并附者其上時，就是塵粒帶上了負電荷。荷電粉塵在電場中受庫侖力的作用被驅動往集塵極，在集塵極表面塵粒放出電荷后沉積其上，當粉塵沉積到一定厚度時，用機械振打等方法將其消除。

電除塵中常用設備為電除塵器。電除塵器是一種高效除塵器，除塵效率可達99%以上，去細微粉塵捕集性能優異，捕集最小粒徑可達0.05μm，并可按要求獲得從低效到高效的任意除塵效率。電除塵器阻力小，能耗低可允許在250－350℃的范圍內操作。

電除塵設備龐大，占地面積大，要求操作人員有較高的技術水平，設備投資高，沒有脫硫效果。

三、除塵脫硫裝置的選定

根據以上各種脫硫除塵方法分析和對中鋁鄭州研究院鋁電解實驗廠的現場勘察和咨詢了解，我廠選擇利用一臺高效脫硫除塵一體化技術SLTC－1.3型對4t/h燃煤鏈條鍋爐煙氣進行脫硫除塵治理。