双碱法脱硫工艺改进及脱硫塔设计分析

北极星环保网来源:《科研》作者：曹玺2017/5/31 14:18:45我要投稿

关键词：脱硫工艺双碱法脱硫脱硫技术

3改进工艺

针对传统双碱法脱硫工艺存在碱液置换效率低以及废液废渣处理缺陷等问题，对传统工艺进行改进，如图2所示。

双碱法脱硫

图2改进双碱法脱硫工艺流程

Ca（OH）2置换NaOH置换效率较低一方面可能是因为Ca（OH）2溶解度很低，0℃时溶解度仅为0.185mg/L，且随温度的升高溶解度下降，导致反应进行缓慢；另一方面可能是因为浆液成分复杂，反应物Ca（OH）2和钠盐接触机会减少，传质受阻，反应缓慢。

从图2可知，改进型工艺将单级置换反应池改为三级，均布石灰浆液投加装置，浆液逐级溢流。

反应池pH值控制在9~11之间，若pH值偏低，增大石灰浆液相应管路阀门开度；反之，则减小阀门开度。另外，三级反应池均设置搅拌及氧化装置，浆液停留时间设计为1.5h，反应池通常设计为方形或圆柱形，高度3.0~4.0m之间，确保搅拌曝气均匀、反应物接触充分、反应及氧化更完全；还可防止产物和粉尘杂质等结垢结块导致设备堵塞影响系统运行。

氧化风机可按理论量风量的1.8~2.5倍进行设计选型，确保石膏浆液充分氧化，同时对浆液也起到一定的搅拌混合作用，进而提高反应速率。由于反应池浆液成分复杂，考虑耐磨防腐等工况因素，氧化管路及石灰浆液管路采用玻璃钢材料，搅拌器轴及叶片为碳钢衬胶。

主要成分为CaSO4˙2H2O的脱硫废渣采用二级脱水工艺，浆液先经过旋流器进行一级脱水，提高浆液浓度，由旋流器底部落入真空皮带脱水机进行二级脱水，从而得到含水率较低的石膏；滤液流至清夜池循环利用，当Cl-1浓度大于20000μL/L时，适当外排至厂区污水处理系统，减少对设备的腐蚀。

清夜池pH值控制在8.0~9.0之间，当pH值过低时补充适量钠碱。脱硫废渣二级脱水与单级板框压滤机脱水相比，具有过滤效率高、洗涤效果好、控制水平高、使用维修方便等优点，给企业生产管理带来便利。

4脱硫塔系统

脱硫塔是湿法烟气脱硫系统中的核心设备，塔及塔内件的设计是否合理是脱硫系统能否长期高效运转的关键。脱硫塔塔体为大型钢结构壳体，主要由主体结构、喷淋层、除雾器及冲洗水系统、浆池、管道系统组成。塔壁上接管法兰，开孔、平台爬梯及人孔门较多，尤其是大开口的烟道进出口对塔体承力能力将产生较大影响，因此，脱硫塔系统喷淋层、除雾器及冲洗水系统、浆池等设计时应充分考虑烟气压力、浆液冲刷、塔体及其附件自身重量、风雪荷载、地震荷载等作用力影响。

4.1主体结构

本工程选用塔内件少、结垢机率小、系统阻力小、运行维修成本较低的喷淋空塔，2台机组脱硫装置均设置在烟囱附近。脱硫塔设3层平台，通过旋转爬梯可以到达各层脱硫塔平台，便于塔内件安装及后期维护检修。脱硫塔规格为5.2m×21.2m，下部6m为浆池部分，直径与塔体相同。塔中上部为3层喷淋层，两用一备，其上方设置两级除雾器，配套三层冲洗水系统。

脱硫塔浆池部分用12mm厚钢板制作，其余部分用8mm厚钢板制作。为防止过流烟气扰动引起结构震颤，塔体外部采用12号槽钢卷弧进行结构补强，相邻槽钢间距为3m，进出口烟道与塔体壁板对接处亦做适当补强。

4.2喷淋层

脱硫塔喷淋层的设计主要是喷淋层布置符合喷淋浆液的覆盖率，使吸收浆液与烟气能充分接触进行中和反应，达到设计要求的脱硫效率。为避免烟气量增大或煤种变化引起SO2含量超过设计值而导致脱硫效率下降的现象，喷淋层设上、中、下三层，两用一备，相邻喷淋层在竖直方向分30°角错开布置，结构如图3所示。

双碱法脱硫

图3喷淋层示意

从图3可知，喷淋层主要由主管、支管、喷嘴组成。主管和支管在脱硫塔端面内对称布置，形成一个管网系统，该系统能使浆液在脱硫塔内均匀分布。由于喷淋层管路的合理优化布置设计，保证了浆液能在整个脱硫塔断面上进行均匀喷淋，喷淋覆盖率可达170％~250％。

综合考虑塔内防腐耐温耐压等苛刻工况条件，浆液喷淋管采用玻璃钢材料制作，整个管网分段加工，采用缠绕对接连接工艺。喷嘴为切线型空心锥喷头，碳化硅材质，设计时应根据压力、流量、喷射角度及喷淋覆盖率等因素选型。

喷嘴进口与管路对接处较大缝隙用腻子封堵形成圆滑过渡，13~16层玻璃布缠绕固定，连接时应严防树脂流挂喷嘴内部固化后堵塞喷嘴。由于喷嘴进口直径相对喷淋管路要小很多，进口有一较长水平段，直接缠绕连接影响管道内浆液流通，且制作难度较大，连接不牢固，在管路与喷嘴之间连接一段长度20cm，直径与喷嘴进口直径相当的细管作为过渡，采用承插连接方式可避免此现象的发生。

系统运行过程中，喷淋管内外分别受到高流速浆液和烟气的冲刷，很容易引起结构震颤，喷淋层下部需设置支撑梁。

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