双碱法烟气脱硫技术影响因素之管窥①

杨春莉 刘敖

摘 要：传统中小型燃煤锅炉的烟气脱硫技术主要采用湿法脱硫，其最大的缺点就是容易结垢。而双碱法烟气脱硫技术不仅克服了结垢的缺点，而且具有较高的脱硫效率。该文通过介绍我国近几年采用的双碱法烟气脱硫技术，分析了酸碱pH值、钠离子浓度以及硫酸根离子浓度的比例和液气比等等影响因素对脱硫效果的影响，并提出相关优化方案，以期抛砖引玉。

关键词：双碱法 烟气脱硫 影响因素

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0116-01

中国是煤能源占总能源约70%的燃煤大国。近年来我国经济快速发展，同时也给大气环境造成了一定的污染。随着环保意识的提高，对大气环境治理方面的效果也越来越迫切。而通过采取有效烟气治理措施来减少二氧化硫排放，是控制大气污染、保护大气质量的重要途径。近年来发展起来的钠钙双碱法烟气脱硫技术，可以克服传统石灰/石灰石法脱硫造成的结垢和堵塞等缺点，保证脱硫系统连续稳定地运行，达到更高的脱硫效率。

1 双碱法烟气脱硫原理分析

双碱法烟气脱硫，具体工作流程是采用钠碱溶液对脱硫塔内的烟气进行脱硫，然后用石灰乳将吸收液做再生处理，形成CaSO3的固体碱性溶液，经过澄清池澄清后将清液抽入脱硫塔进行循环使用。最后析出的亚硫酸钙和石膏可用于交通建筑等建筑材料。具体反应过程如下。

吸收反应：

第一个反应式是指启动阶段纯碱溶液吸收二氧化硫的过程，第二个反应指的是运行过程中的吸收反应，第三个反应式指的是PH值较高时的反应。

再生反应式如下：

其中前者是再生反应式，后者是再生液的PH较高时的主要反应式。

吸收液中的氧化反应式以及再生过程生成的亚硫酸钙经氧化反应的反应式如下。

2 影响脱硫效果的主要因素分析

2.1 吸收液PH对脱硫效率的影响

根据上述脱硫反应中循环吸收液对烟气中二氧化硫的吸收反应式可以看出，pH值在不断升高的过程中，脱硫率呈现上升的趋势，当pH数值低于7时，吸收的二氧化硫量非常少，当pH继续上升，二氧化硫的吸收率会明显升高；当pH在7～8之间的时候，脱硫率有一定的上升；当pH继续升高大于8时，脱硫率则缓慢上升。因此当pH值超过一定值，就会一致正反应速度，同时从吸收剂中析出的Na2SO3会以固体形式出现在塔板内，造成结垢，这就会降低脱硫率。因此，要将吸收剂的pH值控制在一定范围内才能保证高效脱硫率。吸收液的pH值是由钠离子浓度和硫酸根离子浓度决定的。也就是说当再生液中钠离子浓度越高，pH值就越大，脱硫量也会增加；当pH较高时，硫酸根离子对脱硫效率影响较小，当pH较低时，硫酸根离子只有少部分与钠离子达到电荷平衡，因此会降低活性钠离子数量，从而影响脱硫效率。因此，综合考虑，要保证稳定的脱硫率，应将PH值控制在7～8之间最合适。

2.2 液气比对脱硫效率的影响

双碱法烟气脱硫中的液气比指的是烟气与脱硫剂的接触面积，和二氧化硫的吸收量有关系。同时，液气比的大小对脱硫装置的投资及运行有着直接影响。在双碱法脱硫过程中，二氧化硫与吸收液存在一个气液平衡，如果气液比例超过一定值，则脱硫效率将不再变化。本系统原始设计在每小时处理小于1000 mg/Nm3二氧化硫含量的烟气260000 Nm3，每小时吸收的循环量为650～800 t，液气比为2.5～2.6 L/m3。在运行实践中证明，如果液气比大于数值3，则对脱硫效率的影响减小。由于运行过程中，大多数时间锅炉实在进行低负荷状态。目前研究认为脱硫效率会随着液气比的数值增加而增加，但是不宜过大，当液气比过大时就会造成系统阻力和耗能量增加。由于目前对脱硫效率受液气比的影响实验中采用的双碱法种类和实验条件都不同，因此学者对液气比影响脱硫效率的最佳范围没有统一，要根据实际工程应用情况进行具体分析。

2.3 烟气温度和烟气浓度对脱硫效率的影响

在脱硫反应中，反应式

， 我们可以看出温度越低，反应越利于进行，对二氧化硫气体融入吸收液中也越有利，从而形成HSO3-就越多。因此，本系统在烟气进入吸收塔之前对烟气进行喷水冷却处理，通常在烟气冷却时将其温度降到60℃左右，利于吸收。而如果吸收操作温度过高时，则会降低二氧化硫的吸收率，同时加剧了吸收液中水分蒸发的量，不仅加大了水耗量，而且影响除雾效果。另外，烟气中的烟尘浓度也会阻碍二氧化硫和吸收液的接触面积，如果烟气中的粉尘量持续保持在高于允许量的范围，则会大大降低脱硫的效率。因此要根据除尘装置的运行状况和具体除尘效果来设定烟气中烟尘含量的数值。

最后，由于脱硫塔的下部是用来储存循环吸收液的地方，因此会装有曝气的氧化系统，通过的反应得到稳定的硫酸钠成分，从而保证脱硫反应的顺利进行。

综上所述，双碱法烟气脱硫技术的应用，克服了石灰/石灰石法脱硫过程中结垢的问题，同时具备占地面积小、脱硫效率高等优点，避免了钠碱法脱硫的费用高等问题。但是由于双碱法烟气脱硫工艺相对比较复杂，对系统操作水平的要求也较高，因此容易因pH控制不当造成塔内结垢等问题。在实验和工程分中对液气比、PH值以及温度等因素进行协调处理，加强控制系统，从而共同保证理想的脱硫效率。

参考文献

[1] 李洁，熊基伟.双碱法锅炉脱硫系统的控制与实现[J].化工自动化及仪表，2013， 40（3）：15-16.

[2] 吴忠标，刘越，谭天恩.双碱法烟气脱硫工艺的研究[J].环境科学学报，2011， 21（5）：20-21.