电厂双碱法烟气脱硫技术在实际应用中的问题及分析探讨

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1、电厂双碱法烟气脱硫工艺在实际应用中出现的问题及分析探讨闫波毕晓峰（滕州富源低热值燃料热电有限公司山东滕州277523）摘要本文对双碱法脱硫工艺在实际应用中出现的结垢、运行成本高、环境污染、烟囱腐蚀严重的问题进行了分析和探讨，阐述了问题出现的原因及部分解决措施，认为需要重新审视双碱法脱硫的可行性。关键词双碱法脱硫问题分析1运行原理双碱法烟气脱硫工艺是利用NaOH溶液作为启动脱硫剂，将配制好的NaOH溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后吸收液经石灰再生还原成NaOH再打回脱硫塔内循环使用，脱硫产物为亚硫酸钙和硫酸钙。其反应方程式如下：1.1吸收反应：　　Na2C

2、O3+SO2→NaSO3+CO2↑（1）　　2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O（2）　　Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3（3）　　其中：　　式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；　　式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；　　式（3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。　　1.2氧化过程　　Na2SO3+1/2O2→Na2SO4（4）NaHSO3+1/2O2→NaHSO4（5）CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O(6)式（4）中Na2SO3氧化后产生Na2SO4的副反应产物较难再生，需不断补

3、充NaOH或Na2CO3。式（6）中亚硫酸钙氧化，生成硫酸钙，也就是石膏。　　1.3再生过程　　Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3（7）　　Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O（8）双碱法脱硫与石灰石/石灰湿法脱硫相比，脱硫反应机理类似，主要是利用钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不容易造成结垢堵塞问题的优点来代替石灰石/石灰湿法脱硫的。普遍认为双碱法脱硫液气比小，脱硫效率高，一次投资省，运行成本低，适合在中小锅炉的脱硫工艺中应用。但在实际的应用中，双碱法脱硫使用效果并不理想，仍然出现了结垢、运行成本高和

4、烟囱腐蚀等各种难以解决的问题，现分析如下：2结垢严重结垢是浆液中一种或几种盐在在脱硫系统运行状态下过饱和并在器壁上结晶的过程。双碱法脱硫系统的管壁、塔壁、喷嘴处极易结垢，塔内会形成十几厘米厚的结晶体，导致系统阻力增加流量降低、垢下腐蚀、控制仪表失效和保护层破坏，严重的还会导致系统停运，除雾器的严重结垢有时会导致除雾器局部垮塌。脱硫系统浆液所吸收的二氧化硫经过各种化学反应后最终从系统中除去是依靠CaSO3和CaSO4的结晶过程来完成的（式6），这种反应是必然发生的，也是我们脱硫生成石膏所期望的。但我们希望此反应仅发生在系统的循环浆液池中完成结晶过程，但实际情况是双碱法脱硫技术运行在碱性条

5、件下，当pH值大于8时，86%以上的SO2以SO32-的形式存在，导致结垢倾向加重，加之循环浆液池中的结晶并不能彻底分离吸收液中的Ca2+,必然在系统的其它部位产生大量结晶，就产生了系统的严重结垢。3运行成本较高理论证明，pH值越高对SO2的吸收效果越好，因此NaOH溶液的吸收效果比Ca(OH)2溶液要好的多，但Ca(OH)2的pH值为12.4，当pH<12.4时，NaOH和Ca(OH)2的吸收效果无法比较，基本可认为是一致的，因为此时添加的NaOH根本未发生作用。[1]如果提高吸收效果，必须使pH>12.4,但此时Ca(OH)2离解受抑制，系统演变为单钠碱脱硫，廉价的Ca(OH)2溶

6、液无法发挥作用。因此，如果想发挥钠碱的吸收快的优势，就必须量添加价格较高的NaOH以提高系统pH值，加之Na2SO3氧化后产生Na2SO4的副反应产物较难再生，需不断补充NaOH或Na2CO3，同时钠盐的存在不可避免的使亚硫酸氧化成硫酸，不仅影响石膏的生成和石膏的品质，也使石灰和碱耗增加，大量碱的消耗使双碱法脱硫的运行成本相对石灰石/石灰湿法脱硫要高的多。4湿烟囱的腐蚀严重双碱法脱硫对脱除SO2效率较高，但对造成烟气腐蚀的主要成分SO32-效率只有20%~30%[2]；同时由于除雾器的严重结垢，除雾效果差，导致烟气含水量大，水汽呈饱和状态，以致系统排烟温度低易冷凝成酸露；在正压运行的条

7、件下，容易穿过内衬和钢板裂纹造成烟囱腐蚀，因此脱硫后的烟囱腐蚀非常严重。近几年来新建或改建的脱硫烟囱多数出现腐蚀介质对钢筋混凝土腐蚀，致使部分酸液沿烟囱外筒壁渗漏。5对环境有一定程度的污染双碱法脱硫产生的副产品钠盐不能再生，最终需要外排。在水体中被硫酸盐还原菌还原成硫化物，使水体污染变质，在有氧环境下又会被硫细菌氧化，使水体中氧份减少，进一步污染水质，进而对周围环境产生不良影响。6部分解决措施6.1已投产的双碱法脱硫系统由于设计原因结垢无法避免