亚硫酸钠循环法锅炉烟气回收二氧化硫的工艺设计与工业化运行

摘要

二氧化硫污染物总量减排是中国“十一五“规划的重要环保目标。国内烟气脱硫装置95％采用石灰石．石膏法，其副产物脱硫石膏数量巨大，而消费市场有限，将会留下严重的二次污染。 亚硫酸钠循环法烟气脱硫是一种完全回收型的二氧化硫污染治理方法。亚硫酸钠循环法脱硫原理是：用亚硫酸钠溶液吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸氢钠，然后加热再生，亚硫酸氢钠放出二氧化硫，又变回亚硫酸钠，亚硫酸钠得以循环。烟气中的很低浓度得二氧化硫得以富集，除去水分后成纯净的二氧化硫产品。在吸收过程中，有很少部分亚硫酸钠、亚硫酸氢钠与烟气中的氧反应，生成惰性组份硫酸钠，用低温结晶的方法把硫酸钠从吸收液剔去。在加热再生过程，温度过高失可能发生副反应生成硫代硫酸钠。 本论文论述了亚硫酸钠循环法FGD的流程设计、设备计算与选型。吸收塔处理的气体量很大而液相流量很小，采用组合导向浮阀矩形塔板。组合导向浮阀塔板液面梯度很小，流体力学表现优良，克服了漏液量大可能导致吸收塔气液传质急剧下降的困难。再生蒸发器内物料是固形物含量很高的悬浮液，给加热再生带来诸多问题，设计要求维持很小的传热温差，用大流量轴流泵强制循环，保证了再沸器的换热效率，防止换热管结垢。为了减少高温再生时副反应和节能降耗，再生蒸发系统采用双效减压操作，减低了再生温度。真空的造成使用水环泵，水环泵在二氧化硫的水的饱和溶液中运行，设计选材有效地防止了腐蚀严重。 全系统的工艺设计、设备选型、材质确定，由论文作者独立完成。并荣获湖南省科技创新奖。 依据本设计建成了中国第一套大型工业化亚硫酸钠循环法烟气脱硫装置。装置建设得到国家发改委的2800万元的环保专项拨款。在工业运行中，装置流程通畅，设备可靠，防腐措施得当。平均脱硫率达到95％以上，吸收液氧化率小于5％，生产出很纯二氧化硫用于保险粉的生产。装置设计和建设取得圆满成功。论文作者的化工理论知识与工业实践得到有效的结合。

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第一章绪论

1.1二氧化硫和酸雨污染

1.2项目背景和建设目的

第二章工艺技术方案选择

2.1国内外烟气脱硫技术概况

2.2工艺路线的选择

第三章亚钠循环法FGD物理化学原理

3.1亚硫酸钠-亚硫酸氢钠溶液的pH值

3.2 Na2SO3-NaHSO3溶液上的气相二氧化硫分压

3.3钠盐溶解度

3.4在吸收-再生过程中的副反应

第四章流程设计与工艺计算

4.1烟气预处理

4.1.1入系统锅炉烟气

4.1.2流程设计

4.1.3工艺计算

4.2吸收过程

4.2.1工艺流程

4.2.2.吸收液循环流量的计算

4.2.3吸收塔设计计算

4.2.4吸收塔板物料衡算和气液平衡

4.2.5组合导向浮阀塔板

4.2.6塔板漏液量

4.2.7氧化率

4.2.8吸收塔的热平衡

4.3再生工序

4.3.1再生工艺流程

4.3.2蒸发器

4.3.3真空泵所需流量的计算

4.3.4气提塔

4.3.5产品SO2气体的纯度

4.3.6 SO2、H2O的饱和蒸汽压

4.4主要工艺设备一览表

4.5物料平衡

第五章装置建设及实际运行

5.1装置建设

5.2装置运行测定数据

5.3经济效益

5.4社会与环保效益

第六章结论

参考文献

致谢

附图