一种新型钠-钙混合脱硫工艺装备的制作方法

背景技术：
随着我国环保治理力度的加强，烟气中二氧化硫的排放标准越来越低，二氧化硫的排放值从最初的1200mg/nm³,逐渐降到400mg/nm³、200mg/nm³、100mg/nm³，特别是石灰石-石膏湿法脱硫，由于其吸收剂来源广泛，脱硫效率高，已经得到广泛的应用，在国内上马了许多脱硫设施，特别是近几年，许多脱硫设施的二氧化硫的排放标准都达到200mg/nm³，甚至100mg/nm³以下；虽然这样，随着国内工业的发展，大气污染越来越严重，到处出现雾霾现象，部分重点污染的省份提出蓝天工程，进一步降低二氧化硫的排放值，要求50mg/nm³以下，这样针对已经上马运行的脱硫设施必须改造提升。

技术实现要素：
本发明的目的就是针对现有石灰石-石膏湿法脱硫设施改造升级问题，提出一种新型钠-钙混合脱硫工艺装备；在原有的石灰石-石膏湿法脱硫设施上，在不改变吸收塔内部构件的前提下，脱硫塔内最上层的喷淋管内钙基脱硫剂改为钠基脱硫剂，使原有的脱硫效率进一步提高，使烟气中的二氧化硫含量进一步的降低；本发明简单、可靠、实用，降低了用户脱硫升级的改造成本。

石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺的原理是采用石灰石粉制成浆液作为脱硫吸收剂，与经降温后进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙，以及加入的氧化空气进行化学反应，最后生成二水石膏，是一种以钙基脱硫剂为主的脱硫方法，其液气大，一般为8-25l/m³，而而钠基脱硫剂的脱硫系统中的液气比小,,一般为4-8l/m³，就是说相同的脱硫效率，钙基脱硫剂的液气比大，而钠基脱硫剂的液气比小；假设设计时确定的脱硫效率为95％，使用钙基脱硫剂的液气比为14l/m³,同等效率下，使用钠基脱硫剂的液气比为5l/m³

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中吸收塔为关键部件，本系统主要围绕吸收塔说明钠-钙混合脱硫工艺装备原理：石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中的吸收塔主要由塔体、喷淋层、除雾器、浆液池组成，一般除雾器为两层，喷淋层根据设计需要设计成多层，一般为3-5层，为说明新型钠-钙混合脱硫工艺，在此喷淋层按照4层为例说明：

以75t/锅炉为例，正常采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺设计，其标况的烟气量一般为120000nm³/h,假定其脱硫效率确定为95％，液气比确定为14l/m³，则其喷淋层的每小时的喷入量为：1680m³/h，分成4层，每层的喷入量为：420m³/h；把最上一层的喷淋管中的钙基浆液改换成钠基浆液，正常只要5l/m³的液气比就能达到95％的脱硫效率，由于第四层的喷入量已定，改变后的钠基浆液的液气比就变为14l/m³，这样大大提高了原有的脱硫效率。

本发明提供一种新型钠-钙混合脱硫工艺装备，在原有的石灰石-石膏湿法脱硫设施上，在不改变吸收塔内部构件的前提下，脱硫塔内最上层的喷淋管内钙基脱硫剂改为钠基脱硫剂，使原有的脱硫效率进一步提高，使烟气中的二氧化硫含量进一步的降低；其系统就是在原有的脱硫设施的基础上，增加一件钠基碱液储罐、一件钠-钙置换池，及其相关的连接管道和动力泵装置。

其工作流程为：锅炉烟气通过吸收塔的入口进入吸收塔内部，与下面三层喷淋层中的钙基浆液，逆向接住，进行脱硫反应脱硫，烟气中剩余的二氧化硫再与吸收塔内的最上层喷淋层中的钠基浆液，逆向接住，进一步脱除烟气中的二氧化硫，脱除后的烟气再经过除雾器除雾后，通过吸收塔的出口排出。

其中吸收塔最下面多层喷淋层(不含最上层喷淋)中的钙基浆液是从塔体下部的浆液池中通过输送泵抽取输送到吸收塔内下面多层(不含最上层喷淋)的喷淋管中，通过喷淋层向下喷出，与烟气中的二氧化硫反应，脱除二氧化硫，反应后的浆液继续向下流向吸收塔下部的浆液池中，形成钙基脱硫剂脱硫区域。

其中吸收塔最上层喷淋层中的钠基浆液是从钠基碱液储罐中通过输送泵输送到吸收塔内最上层的喷淋管中，通过喷淋层向下喷出，与烟气中的二氧化硫反应，脱除二氧化硫，反应后的浆液继续向下流向吸收塔下部的浆液池中，反应后的浆液中含有反应后的产物：亚硫酸钠，部分亚硫酸钠与浆液池原有的部分氢氧化钙发生置换反应，生成氢氧化钠和亚硫酸钙，部分氢氧化钠上浮通过浆液池上部的溢流管道溢流到钠基碱液储罐，循环使用；反应后的亚硫酸钙和剩余没有反应的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，被泵抽取到吸收塔外的钠-钙置换池内，在钠-钙置换池加入氧化空气进一步氧化，置换出氢氧化钠，置换出的氢氧化钠通过输送泵输送到钠基碱液储罐，减少了脱硫剂的使用量，进一步降低运行成本；剩余的生成的石膏通过脱水系统排出。形成钠基脱硫剂脱硫区域。

由于吸收塔塔底的浆液池内在脱硫设施运行一段时间后，浆液池中钙基浆液和钠基浆液混合形成钠-钙混合脱硫。

具体反应方程式如下：2naoh+so2→na2so3+h2o

na2so3+so2+h2o→2nahso3

脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是ca(oh)2进行再生，再生反应过程如下：

ca(oh)2+na2so3→2naoh+caso3

ca(oh)2+2nahso3→na2so3+caso3·1/2h2o+1/2h2o

存在氧气的条件下，还会发生以下反应：

ca(oh)2+na2so3+1/2o2+2h2o→2naoh+caso4·h2o

脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出，然后将其用泵打入石膏脱水处理系统或直接堆放、抛弃。再生的naoh可以循环使用。

有效效果：

1、有效的提高脱硫设施原有的脱硫效率，进一步降低二氧化硫的排放量。

2、大大减少了石灰石-石膏湿法脱硫工艺中结垢的缺陷。

3、钠基脱硫剂可以通过系统再生，大大降低了设施的运行费用。

4、采用此工艺大大降低了脱硫升级的投资成本。

附图说明：

图1-----一种新型钠-钙混合脱硫工艺装备的工艺结构示意图

图中部件说明：1吸收塔烟气进口、2塔内最上层喷淋层、3吸收塔、4吸收塔烟气出口、5塔内除雾器、6塔内下几层喷淋层、7钙基浆液输送管道、8、钙基浆液输送泵、9塔内浆液池、10排浆泵、11排浆泵排出管道、12钙基浆液加入塔内浆液池输送管道、13钠基浆液输送泵、14氧化空气输送管道、15钠-钙置换池、16石膏输送泵及管道、17置换后的钠碱液输送泵、18钠碱液储存罐、19置换后的钠碱液输送管道、20钠碱液输送添加到钠碱液储存罐内的管道、21溢流管道、22钠基浆液输送

具体实施方式：本发明提供一种新型钠-钙混合脱硫工艺装备，在原有的石灰石-石膏湿法脱硫设施上，在不改变吸收塔3内部构件的前提下，增加一件钠碱液储罐18、一件钠-钙置换池15，及其相关的连接管道和动力泵装置；

其工作流程为：锅炉烟气通过吸收塔的入口1进入吸收塔3内部，与下面三层喷淋层6中的钙基浆液，逆向接住，进行脱硫反应脱硫，烟气中剩余的二氧化硫再与吸收塔3内的最上层喷淋层2中的钠基浆液，逆向接住，进一步脱除烟气中的二氧化硫，脱除后的烟气再经过除雾器5除雾后，通过吸收塔的出口4排出。

其中吸收塔3最下面多层喷淋层6(不含最上层喷淋)中的钙基浆液是从塔体下部的浆液池9中通过输送泵8抽取通过输送管道7输送到吸收塔内下面多层6(不含最上层喷淋)的喷淋管中，通过喷淋层向下喷出，与烟气中的二氧化硫反应，脱除二氧化硫，反应后的浆液继续向下流向吸收塔下部的浆液池9中，形成钙基脱硫剂脱硫区域。

其中吸收塔最上层喷淋层2中的钠基浆液是从钠碱液储罐18中通过钠基浆液输送泵13抽出通过管道输送到吸收塔内最上层2的喷淋管中，通过喷淋层向下喷出，与烟气中的二氧化硫反应，脱除二氧化硫，反应后的浆液继续向下流向吸收塔下部的浆液池9中，反应后的浆液中含有反应后的产物：亚硫酸钠，部分亚硫酸钠与浆液池9原有的部分氢氧化钙发生置换反应，生成氢氧化钠和亚硫酸钙，部分氢氧化钠上浮通过浆液池9上部的溢流管道21溢流到钠碱液储罐18，循环使用；反应后的亚硫酸钙和剩余没有反应的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，被排浆泵11抽取通过管道输送到吸收塔2外的钠-钙置换池15内，在钠-钙置换池15通过氧化风机管道14加入氧化空气进一步氧化，置换出氢氧化钠溶液，置换出的氢氧化钠溶液通过输送泵17输送到钠基碱液储罐18，减少了脱硫剂的使用量，进一步降低运行成本；剩余的生成的石膏通过石膏输送泵及管道16通过脱水系统排出。形成钠基脱硫剂脱硫区域。