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 锅炉废气处理
 
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一、工艺流程简介
如图所示,烟气经过先经过脱硝塔中,从塔体下部进口进入塔体,臭氧喷射泵将臭氧发生器产生的臭氧喷射塔中,臭氧流向朝下,与烟气进行逆向接触,进行充分融合后,臭氧分子将NO氧化为易溶于溶液的NO2。然后经脱硝塔出气口进入到脱硫塔中,,经均流板均布后的烟气上升,而浆液通过四个喷淋层的雾化喷嘴,向吸收塔下方成雾罩形状喷射。形成液雾高度叠加的喷淋区。浆液液滴快速下降,均匀上升的烟气与快速下降液形成逆向流。烟气中所含的污染气体由于易溶于水,绝大部分被清洗入浆液,与浆液中的碱性离子发生化学反应而被脱除。这样通过消耗脱硫剂作为吸收反应剂。烟气中的S02、 SO3、被分离出去,而烟气中包含的大部分的固体如烟灰,也大部分被液雾包裹而从烟气中分离进入浆液经过脱硫脱硝后的气体中的氮氧化物和硫化物绝大部分已经被吸收处理,然后经过风机将气体引入到活性炭吸附塔中进行深度处理,后经烟囱排出。
二、三种脱硫技术做一详细比较
1、钠钙双碱法:适用于中小型锅炉,脱硫效率较高,(可达95%以上)。操作运行简便,无堵塞,不结垢,吸收剂资源丰富,投资较少,占地较小,系统不太复杂,设备维护量较小,但运行费用略高,有大量固体废弃物产生,基本无废水产生。
炉内喷钙法:工艺流程比钠钙双碱法简单,投资也较小。缺点:脱硫率较低:约60-70%、操作弹性较小、钙硫比高,运行成本高、副产物无法利用且易发生二次污染(亚硫酸钙分解),对炉膛磨损较为严重,造成锅炉运行不太稳定。
循环流化床CFB脱硫:适用于大中型锅炉,脱硫效率高,节省空间,无污水产生,但系统阻力损失大,设备维护量大,吸收剂要求成份严格,一次投资费用。
根据厂方提供资料数据和技术要求,综合考虑占地、脱硫剂来源等各种因素,本设计方案推荐采用适用于锅炉烟气脱硫的工艺成熟、运行稳定、占地面积小、脱硫效率高、不易磨损、堵塞和结垢的钠钙双碱法作为本项目的设计方案。
脱硫系统设置一座脱硫塔、一套脱硫剂再生系统共两套系统。
三、双碱法脱硫机理
双碱法是采用钠基脱硫法脱硫机理剂进行塔内脱硫,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。
双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠或碳酸钠溶液作为启动脱硫剂,配制好的氢氧化钠或碳酸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再生成亚硫酸钠或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)吸收液喷淋;(3)塔内雾滴与烟气逆流接触;(4)再生池吸收液再生成钠基碱;(5)石膏脱水处理。
双碱法脱硫的化学反应如下:
(1)吸收反应
在主塔中以钠碱溶液吸收烟气中的SO2:
Na2SO3+ SO2+H2O=2NaHSO3                  
吸收液中尚有部分的NaOH,因此吸收过程中还生成亚硫酸钠。
2NaOH+SO2= Na2SO3 + H2O                           
(2)再生反应
吸收液流到反应池中与加入的石灰料浆反应:
2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O↓+3/2H2O          
Na2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O=2NaOH+CaSO3·1/2H2O↓           
再生后的浆液经钙盐沉淀后,Na2SO3清液送回吸收塔循环使用。
(3)副反应
吸收过程的主要副反应为氧化反应
Na2SO3+1/2O2=Na2SO4                           
因此在再生过程中Na2SO4发生下列反应
Na2SO4+ Ca(OH)2+2H2O=2NaOH+CaSO4·2H2O↓  
但实际上,由于溶液中有相当量的SO 或OH 存在,Ca 的浓度相应很低,所以要使CaSO4沉淀,再生时的OH ≤0.14M,要有足够高的SO 浓度,例如OH 浓度为0.1 M, SO 浓度为0.5 M,才会产生CaSO4沉淀。
四、 双碱法脱硫工艺的优势
双碱法脱硫工艺是最适用于小型工业锅炉的脱硫工艺,特别是除尘脱硫一体化装置,可将除尘和脱硫同时进行,并且能提高除尘效率。对于小型工业锅炉的脱硫除尘改造双碱法脱硫工艺具有以下特点:
(1) 双碱法脱硫系统可与除尘相结合,采用除尘脱硫一体化装置,同时进行脱硫和除尘;
(2) 钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快,可降低液气比,从而既可降低运行费用,又可减少水池、水泵和管道的投资;
(3) 塔内和循环管道内的液相为钠碱清液,吸收剂的溶解度较大,再生和沉淀分离在塔外,可大大降低塔内和管内的结垢机会;
(4) 钠碱循环利用,损耗少,运行成本低;
(5) 正常操作下吸收过程无废水排放;
(6) 灰水易沉淀分离,可大大降低水池的投资;
(7) 脱硫渣无毒,溶解度极小,无二次污染,可综合利用;
(8) 石灰作为再生剂(实际消耗物),安全可靠,来源广泛,价格低;
(9) 水泵扬程低,管路不易阻塞;
(10)操作简便,系统可长期运行稳定。
五、 SCR脱销工艺介绍
SCR工艺是在反应4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O、2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O的体系中加入催化剂,降低NH3还原NO和NO2的温度,减少NH3被氧气氧化,提高转化率。该工艺于20世纪70年代首先在日本开发成功,现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。催化剂被分布在陶瓷蜂窝材料、钢结构平板或纤维波纹板上,构成SCR反应器,置于省煤器和空气预热器之间。NH3在空气预热器前的水平管道上加入,与烟气混合后自上而下流经反应器。在催化剂的作用 

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