一.双碱法烟气脱硫除尘技术在处理烟气的应用

对烟气除尘装置的改造要求为：①SO2脱硫效率≥80％；②烟尘浓度ufh≤100 mg／m3；③脱硫液闭路循环，不产生二次污染；④脱硫除尘系统的操作运行不影响原有生产设备的运行和检修；⑤充分利用原有设备，节省投资；⑥脱硫除尘系统长周期稳定运行，且管理维护方便。

1.脱硫工艺的选择

目前用于烟气脱硫的已工业化的主要工艺有干法、半干法、湿法3大类。各种脱硫工艺比较见表

目前世界上通用各种脱硫工艺比较

1.1  干法脱硫

干法脱硫属于传统工艺，常用的办法是向炉内喷钙、石灰／石灰石，金属吸收等。其脱硫效率普遍不高（＜50％），且影响锅炉本体的操作，导致锅炉的出力降低，目前工业上应用较少。

1.2  半干法脱硫

半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内进行SO2的吸收。由于石灰浆中的水分蒸发很快，反应基本上是气固相反应。SO2的吸收反应速度较慢，对石灰的要求很高，脱硫剂的成本较高，喷钙反应效率较低，Ca／S比较大，一般在1.5以上，同时后续系统的除尘压力大，目前应用不多。

1.3  湿法脱硫

湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80％以上。湿法脱硫根据脱硫的原料不同可分为石灰石／石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化法、碱性硫酸铝法等。

（1）石灰石／石灰法

石灰石法是将石灰石粉碎成200～300目的石灰粉，制成石灰浆液，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触，使碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统和石灰石制浆系统。由于石灰石难溶、反应活性较低，需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比（液气比通常大于20）来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。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点提高脱硫效率。石灰法存在的主要问题是塔内容易结垢，引起气液接触器（喷头或塔板）的堵塞。

（2）钠碱法

钠碱法是采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的二氧化硫，可副产高浓度二氧化硫气体或亚硫酸钠。该法具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点，适合于处理烟气中二氧化硫浓度较高的场合，但也存在副产品回收流程较为复杂、投资较高、运行费用高等缺点。

（3）氨法

氨法是采用氨水作为二氧化硫的吸收剂，二氧化硫与氨反应可生成亚硫酸铵、亚硫酸氢铵与部分因氧化而产生的硫酸铵。根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨－酸法、氨－亚硫酸铵法和氨－硫酸铵法。

氨法脱硫的主要特点：①脱硫效率高（与钠碱法相同），吸收剂氨水来源方便，副产物可作为农业肥料，但该肥料属于酸性肥料，含氮量低，长期使用易造成土壤板结；②由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高；③脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运行费用增大；④浓度增大，势必导致蒸发量的增大，对工作环境产生影响；⑤氨易与净化后烟气中的二氧化硫反应，形成气溶胶，使烟气无法达标排放。

氨法回收过程较为困难，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收系统（中和器、结晶器、脱水机、干燥机等），故系统复杂，设备繁多，管理维护要求高。此外，环保水体对氨氮要求较高，易产生氨氮二次污染。

（4）金属氧化物法

常用的金属氧化物法是氧化镁法。氧化镁与二氧化硫反应得到亚硫酸镁和硫酸镁，通过煅烧可重新分解出氧化镁，使吸收剂得到再生，同时回收较纯净的二氧化硫气体，脱硫剂可循环使用。由于氧化镁活性高于石灰水，故脱硫效率也比石灰法高。金属氧化物法的缺点是氧化镁回收需结晶、分离、蒸发、煅烧等工序，工艺较复杂；但若直接采取抛弃法，大量可溶性镁盐会进入水体导致二次污染，总体运行费用较高。另外，系统的管路易结垢，当水质硬度较高时管路结晶堵塞更加严重。

（5）纳钙双碱法

钠钙双碱法（碳酸钠/氢氧化钙）结合了石灰法和钠碱法的优点，利用钠盐易溶于水，反应活性高的特点，在吸收塔内部采用钠碱吸收二氧化硫，吸收后的脱硫液进入碱再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使钠离子得到循环吸收利用。该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，既解决了石灰法塔内易结垢的缺点，又具备了钠碱法吸收效率高的优点。脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后）。亚硫酸钙配制合成树脂可生产新型复合材料钙塑，或将其氧化后制成石膏，或直接与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增强煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁相比，钙盐不具备污染性，因此不产生废渣的二次污染。

本次改造采用钠钙双碱法作为改造工程的脱硫工艺。

2  钠钙双碱法脱硫原理

2.1  优点

钠钙双碱法采用纯碱启动、钠碱吸收SO2以及石灰再生的方法。与石灰石法及其他湿法脱硫工艺相比，纳钙双碱法具有以下优点：①钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快、液气比小、运行费用低；②塔内钠基清洁吸收，吸收剂、吸收产物的溶解度大，塔外再生沉淀分离，可大幅降低塔内和管道内的结垢；③钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；④吸收过程无废水排放，吸收液中盐分不积累浓度稳定；⑤排放废渣无毒，溶解度极小，无二次污染；⑥石灰作为再生剂，安全可靠，成本低廉；⑦喷嘴，水泵，管路不堵塞；⑧运行过程液相比重不增加，从水易沉淀分离，可大幅降低水池的投资；⑨操作简便，系统可长周期循环运行。

2.2  脱硫过程

Na2Co3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑ ⑴
2NaoH＋SO2→Na2SO3＋H2O↑  ⑵
Na2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3 ⑶

以上三式视吸收液酸碱度不同而异：⑴式为吸收启动反应；⑵式为主要反应(PH＝9)，当碱性降低到中性甚至酸性（5＜PH＜9），则按⑶式发生反应。

再生过程：

2NaHSO3 Ca(OH)2→Na2SO3 CaSO3↓ 2H20 ⑷
Na2SO3 Ca(OH)2→NaOH CaSO3↓ ⑸

在石灰浆液（石灰达到过饱和状况）中，中性的NaHSO3很快与石灰反应从而释放出[Na＋]，随后生成的[SO32-]又继续跟石灰反应，反应生成的CaSO3以半水化合物形式沉淀下来，从而使[Na＋]得以再生，吸收液恢复对SO2的吸收能力，循环使用。

从上述反应中可以看出，钠碱仅作启动反应用，实际运行中消耗量不大，而主要脱硫剂还是石灰。

二. 除尘工艺：

1、重力除尘法：

利用粉尘与气体的密度不同，使粉尘靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到分离或捕集含尘气流中粒子的目的，缺点是除尘效率极低，一般用于小型锅炉中。

2、惯性力除尘法：

利用粉尘与气体在运动中的惯性流不同，使粉尘从气流中分离出来。在实际应用中实现惯性分离的一般方法是使含尘气流冲击在挡板上，使气流方向发生急剧改变，气流中的尘粒惯性较大，不能随气流急剧转弯，便从气流中分离出来。
惯性除尘器适用于非粘性、非纤维性粉尘的去除。设备结构简单，阻力较小；但分离效率低，只能捕集10－20μm以上的粗尘粒，只能用于多级除尘中的第一级除尘。

3、离心力除尘法：

利用含尘气体的流动速度，使气流在除尘装置内沿某一定方向作连续的旋转运动，粒子在气流的旋转中获得离心力，导致粒子从气流中分离出来。常用的除尘设备有旋风式除尘器和旋流式除尘器，其中最常用的是旋风式除尘器，旋风式除尘器的除尘效率较高，对大于5μm以上的颗粒具有较好的除尘效率，它适用于对非粘性及非纤维性粉尘的去除，且可用于高温烟气的除尘净化，因此广泛应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及除尘。

4、湿式除尘法：

利用液体（一般为水）洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体中的尘粒，尘粒随液体排出，气体达到净化，液膜、液滴或气泡主要是通过惯性碰撞，细小尘粒的扩散作用，液膜、液滴使尘粒增湿后的凝集作用及对尘粒的粘附作用，达到捕获废气中尘粒的目的。

湿式除尘器除尘效率高，特别是高能量的湿式洗涤除尘器，在清除0.1μm以下的粉尘粒子时，仍能保持很高的除尘效率。湿式洗涤除尘器对净化高温、高湿、易燃、易爆的气体具有很高的效率和很好的安全性。湿式除尘器在除去废气中粉尘粒子的同时，还能通过液体的吸收作用同时将废气中有害有毒的气态污染物除去，有较好的脱硫效果。它适用于对非粘性及非纤维性。

5、过滤除尘法：

过滤式除尘是使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体达到净化。滤料对含尘气体的过滤，按滤尘方法由内部过滤与外部过滤之分。过滤式除尘器的滤料是通过滤料孔隙对粒子的筛分作用，粒子随气流运动中的惯性碰撞作用，细小粒子的扩散作用，以及静电引力和重力沉降等机制的综合作用结果，达到除尘的目的。

目前采用过滤除尘装置是袋式除尘器，其结构是在除尘器的集尘室内悬挂若干个圆形或椭圆形的滤袋，当含尘气流穿过这些滤袋的袋壁时，尘粒被袋壁截留，在袋的内壁或外壁聚集而被捕集。

袋式除尘器按清灰方式的不同可分为机械振打袋式除尘器、气流反吹袋式除尘器、气环反吹袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器。脉冲喷吹袋式除尘器。脉冲喷吹袋式除尘器具有处理气量大、效率高、对滤袋损伤少等优点，在大、中型除尘工程中被广泛采用。

袋式除尘器属高效除尘器，对细粉尘具有很强的捕集效果，被广泛应用于各种工业废气的除尘中，但它不适用于处理含油、含水及粘结性粉尘，同时也不适于处理高温含尘气体，没有脱硫效果。

6、电除尘法：

电除尘是利用高压电场产生的静电力（库仑力）的作用实现固体粒子或液体粒子与气流分离。这种电场应是高压直流不均匀电场，构成电场的放电极是表面曲率很大的线状电极，集尘剂则是面积较大的板状电极或管状电极。

在放电极与集尘极之间是以很高的直流电压时，两极间所形成的不均匀电场使电极附近电场强度很大，当电压加到一定值时，放电极产生电晕放电，生成的大量电子及阴离子在电场力作用下，向集尘极迁移。在迁移过程中中性气体分子很容易捕获这些电子或阴离子形成负离子。当这些带负电荷的粒子与气流中尘粒相撞并附者其上时，就是尘粒带上了负电荷。荷电粉尘在电场中受库仑力的作用被驱动往集尘极，在集尘极表面尘粒放出电荷后沉积其上，当粉尘沉积到一定厚度时，用机械振打等方法将其消除。

电除尘中常用设备为电除尘器。电除尘器是一种高效除尘器，除尘效率可达99%以上，去细微粉尘捕集性能优异，捕集最小粒径可达0.05μm，并可按要求获得从低效到高效的任意除尘效率。电除尘器阻力小，能耗低可允许在250－350℃的范围内操作。

电除尘设备庞大，占地面积大，要求操作人员有较高的技术水平，设备投资高，没有脱硫效果。

三、除尘脱硫装置的选定

根据以上各种脱硫除尘方法分析和对中铝郑州研究院铝电解实验厂的现场勘察和咨询了解，我厂选择利用一台高效脱硫除尘一体化技术SLTC－1.3型对4t/h燃煤链条锅炉烟气进行脱硫除尘治理。