双碱法脱硫工艺结垢问题的分析和处理

梁世灿　王志华

摘 要：双碱法脱硫系统中，结垢物主要是CaSO4·2H2O和碳酸盐为主，通过控制循环液中石膏的浓度和吸收液中的pH，并配套结垢物产生物的去除设施，可有效的解决双碱法脱硫工艺中的结垢问题，有利于双碱法脱硫工艺在实际工程中的应用。

关键词：钠碱双碱法；脱硫；结垢；堵塞；处理

双碱法烟气脱硫工艺是为了克服石灰石-石膏法容易结垢的缺点而发展起来的。它先用碱金属盐类的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液再循环使用，最终产物以亚硫酸钙和石膏的形式析出。近年来在工业炉窑中应该很广泛。但由于控制指标范围较窄，并受到投资及技术条件的限制，致使检测结果滞后较严重，不能及时有效的反应工况运行条件，从而使生产操作控制难度增加，导致双碱法烟气脱硫工艺运行过程中也出现难处理的结垢堵塞问题。

1 双碱法脱硫工艺的原理

双碱法脱硫的种类很多，主要有钠碱双碱法、碱性硫酸铝-石膏法和CAL法（钙钙双碱法），本文只针对钠碱双碱法进行分析。钠碱双碱法是采用NaOH或Na2CO3溶液（第一碱）碱吸收烟气中的SO2，再用石灰石或石灰（第二碱）处理吸收液，对吸收液进行再生，再生后的吸收液循环使用，再生过程放在脱硫塔外。烟气中的SO2最终以硫酸钙（石膏）形式排出系统。

1.1 脱硫塔内的吸收反应（以NaOH为例）

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

1.2脱硫塔外的再生反应（以CaO为例）

CaO+H2O=Ca（OH）2

Ca（OH）2+2NaHSO3=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O

Na2SO3+Ca（OH）2+1/2H2O=2NaOH+CaSO3·1/2H2O

1.3 氧化反应

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2（CaSO4·2H2O）（石膏）

2 结垢问题的分析

通过对系统中各个部位的结垢物进行分析，发现，结垢中主要是CaSO4·2H2O（石膏）和碳酸盐为主。

实践表明，烟气中的SO2最终是以CaSO3·1/2H2O的形式排出脱硫塔，并经氧化反应形成石膏排出整个吸收液循环系统，但如果形成的石膏没有及时排出，会使石膏过饱和，过饱和的石膏又会经循环泵回到脱硫塔内，导致循环泵、循环管道、雾化器、脱硫塔内部出现石膏结垢现象。

采用NaOH做为第一碱时，由于NaOH是强碱性物质，吸收效率高，pH值也比较高。当pH值过高时，会出现碱液吸收烟气中的CO2，形成碳酸盐结垢，这就是系统结垢物中出现碳酸盐结垢的原因。

3 结垢问题的控制方法

通过上述分析可得出，在双碱法烟气脱硫工艺中，出现结垢的问题，总结为以下两方面：一是石膏结垢；二是碳酸盐结垢。针对这两种结垢问题，最有效的控制方法：一是控制循环液中石膏的浓度在15%～20%的时候就将石膏浆液排至脱水系统，进行脱水处理，防止循环液中的石膏浓度过高引起后续的结垢问题；二是有效的控制吸收液中的pH值，pH值比较高时，可以大大提高脱硫的效率，但过高的PH值会带来碱液吸收烟气中的CO2，形成碳酸盐结垢，经试验表明，将循环液中的PH控制在7.5-8.5，既可以发挥双碱法高脱硫效率的优势，又可以防止循环液吸收烟气中的CO2形成结垢。

4 结垢问题的解决方法

由于双碱法系统中控制系统的滞后性特点决定了长期运行后会出现系统中石膏结垢。为此，必须有相应的附属设施来处理结垢问题。目前，大部分企业主经以采用人工拆卸管道，并对其进行敲打进行清除结垢，该方法工作强度大，且难度也非常大，对相应的设备损坏也比较严重。为此采取《硫酸钙溶解行为初探》中提供的方法：以碳酸氢铵溶液将硫酸钙晶体结垢物经化学反应后转换成悬浮在介质中的粒度强小的碳酸钙沉淀物，这些沉淀物可以通过流动的介质顺利排出管线系统之外，以此达到解决双碱法脱硫工艺结垢物堵塞的目的。

5 结束语

通过对现有双碱法烟气脱硫工艺的分析，彻底解决双碱法运行过程中出现的结垢问题，一方面是要通过控制结垢物的产生，主要是控制石膏的深度和pH值；另一方面是配套结垢物产生后的处理处置方法，主要通过化学法去除结垢物，防止管道和相应该的设施出现堵塞问题。在双碱法脱硫工艺中应以预防结垢物的产生为主，配合结垢物产生物的去除设施为辅的形式，可有效的解决双碱法脱硫工艺中的结垢问题，有利于双碱法脱硫工艺在实际工程中的应用。

参考文献

[1]陈魁，向兰.硫酸钙溶解行为初探[J].盐业与化工，第36卷第2期.

[2]蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册[M].化学工业出版社，2009年1月.

[3]赵旭东，项光明，姚强，马春元.循环流化床烟气脱硫吸收塔内结垢现象及机理分[J].化工学报，第67卷第2期.

作者简介：梁世灿（1985，9-），男，助理工程师，从事锅炉烟气湿法脱硫工作。

王志华（1984，12-），女，助理工程师，从事锅炉烟气湿法脱硫工作。endprint