雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是為了克服石灰石—石灰法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的。傳統(tǒng)的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣，由于其溶解度較小，極易在脫硫塔內(nèi)及管道內(nèi)形成結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。結(jié)垢堵塞問(wèn)題嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，更甚者嚴(yán)重影響鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了盡量避免用鈣基脫硫劑的不利因素，鈣法脫硫工藝大都需要配備相應(yīng)的強(qiáng)制氧化系統(tǒng)（曝氣系統(tǒng)），從而增加初投資及運(yùn)行費(fèi)用，用廉價(jià)的脫硫劑而易造成結(jié)垢堵塞問(wèn)題，單純采用鈉基脫硫劑運(yùn)行費(fèi)用太高而且脫硫產(chǎn)物不易處理，二者矛盾相互凸現(xiàn)，雙堿法煙氣脫硫工藝應(yīng)運(yùn)而生，該工藝較好的解決了上述矛盾問(wèn)題。

 

2、雙堿法脫硫技術(shù)工藝基本原理

 

雙堿法是采用鈉基脫硫劑進(jìn)行塔內(nèi)脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強(qiáng)，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，不會(huì)造成過(guò)飽和結(jié)晶，造成結(jié)垢堵塞問(wèn)題。另一方面脫硫產(chǎn)物被排入再生池內(nèi)用氫氧化鈣進(jìn)行還原再生，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔循環(huán)使用。雙堿法脫硫工藝降低了投資及運(yùn)行費(fèi)用，比較適用于中小型鍋爐進(jìn)行脫硫改造。

 

雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是利用氫氧化鈉溶液作為啟動(dòng)脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中SO2來(lái)達(dá)到煙氣脫硫的目的，然后脫硫產(chǎn)物經(jīng)脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。脫硫工藝主要包括5個(gè)部分：(1)吸收劑制備與補(bǔ)充；(2)吸收劑漿液噴淋；(3)塔內(nèi)霧滴與煙氣接觸混合；(4)再生池漿液還原鈉基堿；(5)石膏脫水處理。

 

雙堿法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應(yīng)機(jī)理類似，主要反應(yīng)為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO3-；使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HSO32-、SO32-與SO42-，反應(yīng)方程式如下：

 

一、脫硫反應(yīng)：

 

Na2CO3+ SO2→ Na2SO3+ CO2↑（1）

 

2NaOH + SO2→ Na2SO3+ H2O（2）

 

Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3（3）

 

其中：

 

式（1）為啟動(dòng)階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；

 

式（2）為再生液pH值較高時(shí)（高于9時(shí)），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；

 

式（3）為溶液pH值較低（5~9）時(shí)的主反應(yīng)。

 

二、氧化過(guò)程(副反應(yīng))

 

Na2SO3+ 1/2O2→ Na2SO4（4）

 

NaHSO3+ 1/2O2→ NaHSO4（5）

 

三、再生過(guò)程

 

Ca(OH)2+ Na2SO3→ 2NaOH + CaSO3（6）

 

Ca(OH)2 + 2NaHSO3→ Na2SO3 + CaSO3•1/2H2O+3/2H2O（7）

 

四、氧化過(guò)程

 

CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4（8）

 

式（6）為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式（7）為再生至pH＞9以后繼續(xù)發(fā)生的主反應(yīng)。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)，再生的NaOH可以循環(huán)使用。

 

本鈉鈣雙堿法脫硫工藝，以石灰漿液作為主脫硫劑，鈉堿只需少量補(bǔ)充添加。由于在吸收過(guò)程中以鈉堿為吸收液，脫硫系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢等問(wèn)題，運(yùn)行安全可靠。由于鈉堿吸收液和二氧化硫反應(yīng)的速率比鈣堿快很多，能在較小的液氣比條件下，達(dá)到較高的二氧化硫脫除率。

 

(三)雙堿法濕法脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)

 

與石灰石或石灰濕法脫硫工藝相比，雙堿法原則上有以下優(yōu)點(diǎn)：

 

（1）用NaOH脫硫，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)過(guò)程中對(duì)水泵、管道、設(shè)備均無(wú)腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)；

 

（2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損，提高了運(yùn)行的可靠性，降低了操作費(fèi)用；同時(shí)可以用高效的板式塔或填料塔代替空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率；

 

（3）鈉基吸收液吸收SO2速度快，故可用較小的液氣比，達(dá)到較高的脫硫效率，一般在90%以上；

 

（4）對(duì)脫硫除塵一體化技術(shù)而言，可提高石灰的利用率。

 

缺點(diǎn)是：

 

NaSO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4較難再生，需不斷的補(bǔ)充NaOH或Na2CO3而增加堿的消耗量。另外，Na2SO4的存在也將降低石膏的質(zhì)量。

 

總之，雙堿法脫硫技術(shù)是國(guó)內(nèi)外運(yùn)用的成熟技術(shù)，是一種特別適合中小型鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，具有廣泛的市場(chǎng)前景。

 

(四)雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術(shù)特點(diǎn)

 

雙堿法（TFGD）脫硫工藝主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

 

（1）采用鈉堿作為二氧化硫吸收劑，脫硫液在塔外用石灰再生，因此吸收塔內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象。

 

（2）由于鈉堿與二氧化硫的反應(yīng)速度要比其它吸收劑的反應(yīng)速度快很多，因此在相同脫硫率的情況下，脫硫循環(huán)液的用量只是石灰石/石膏法的1/5，節(jié)能效果顯著。

 

（3）適用范圍廣，適應(yīng)低、中、高硫煙氣。

 

（4）吸收塔入口采用急冷噴淋降溫裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬計(jì)算，保證了入塔的溫度降為90℃以下。入口處材料經(jīng)過(guò)特殊處理，既保證耐高溫的沖擊，還耐腐蝕、耐磨損。

 

（5）吸收塔底層采用先進(jìn)可靠的單回路噴淋設(shè)計(jì)，吸收塔底層氣液接觸區(qū)為強(qiáng)化傳質(zhì)柵格層。對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)采取計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)、700MW實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方式，優(yōu)化脫硫塔及塔內(nèi)構(gòu)件的布置，保證脫硫塔內(nèi)煙氣的穩(wěn)定流動(dòng)和脫硫液的均勻噴淋；眾多應(yīng)用實(shí)例證明該技術(shù)塔內(nèi)傳質(zhì)穩(wěn)定、氣液接觸充分，可保證系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到最佳脫硫效果。

 

（6）采用獨(dú)有的噴嘴布置形式，其中120°噴嘴布置在噴淋層內(nèi)圈，90°噴嘴布置在噴淋層外圍。如此布置可對(duì)整個(gè)塔體有效橫截面（煙氣分布橫截面）進(jìn)行充分合理地覆蓋，橫截面噴淋量均勻，氣液接觸面積與接觸幾率大，有效提高了脫硫效率。同時(shí)亦盡可能減少噴淋到塔壁上的漿液量。

 

（7）吸收塔噴淋層采用高級(jí)的大流量實(shí)心錐噴嘴，采用螺旋式緊湊型設(shè)計(jì)，脫硫液通過(guò)螺旋體中心形成實(shí)心錐形噴射，覆蓋均勻，噴射速率高，噴射角度精確，霧化效果好。同時(shí)，暢通的通道設(shè)計(jì)可最大程度避免阻塞現(xiàn)象。噴嘴采用先進(jìn)的快開(kāi)接口，可實(shí)現(xiàn)其快速拆卸，便于安裝、更換，有效減少維護(hù)檢修的工作時(shí)間及工作量。