亚硫酸钠循环法锅炉烟气脱硫研究

摘要

我国二氧化硫年排放量大大超出环境自净能力，二氧化硫总量控制已成为中国环保主要目标之一。如今，烟气脱硫技术多种多样，最为成熟的湿法技术占总量的85％，但现有方法都已经无法适应国家最新的排放标准。因此，开发一种吸收效果好，吸收容量大，无二次污染，可再生，投资小，运行成本小的脱硫技术是如今的研究热点。
　　本论文对亚钠法反应机理、副反应、亚硫酸钠-亚硫酸氢钠体系中SO2分压、溶解度、总碱比和总可溶物与密度关系、抗氧化剂等进行研究，确定了操作条件。在实验室搭建150Nm3/h连续化吸收装置，对吸收部分的吸收液pH对尾气排放浓度、吸收率等参数的影响，SO32-/SO2比值、SO2入塔浓度对尾气排放浓度的影响，添加配伍剂对吸收容量的影响等进行了分析，确定工程化操作参数。小试的解吸部分参照Na2SO3/NaHSO3混合溶液pH值及密度曲线，对亚硫酸氢钠的解吸进行了详细分析，并试图从压力、设备、添加活化剂等各方面进行研究，促进亚硫酸氢钠的分解速度。
　　依照小试确定的工程化参数，我们设计建设了2000Nm3/h的亚钠循环法中试装置。在中试过程中，我们尝试了不同的防腐方法。在吸收部分，我们对不同SO2入塔浓度对吸收效果的影响进行了测试，对塔各段的液气比进行了优化，对pH控制进行了验证，并且进行了抗氧化实验。在解吸部分，我们通过双效蒸发系统进行两次改造，提高了换热效率，降低了高浓度SO2含水量。中试装置连续运行六个月以上，吸收塔出口烟尘、SO2监测结果均符合最新版国标GB13223-2011，即烟尘≤30mg/Nm3，二氧化硫≤100mg/Nm3。解吸部分，固体中Na2SO3占80％以上，出口SO2浓度最高达78％，实现了吸收富液的解吸。此解吸液可以重新回到吸收部分（或补加少量新鲜吸收液）进行烟气吸收。产出的SO2体积分数为75％-78％，水蒸气体积分数20％-23％，O2≤1％，其他气体≤1％。
　　亚硫酸钠法潜在的问题已得到解决。吸收液可循环利用，产生的高浓度SO2可送至克劳斯系统与H2S反应生成硫磺，也可以制硫酸等。产品产生经济效益，抵消了一部分运行费用，这大大的增加厂家对烟气治理的积极性，促使他们自觉地，尽最大可能地开好烟气脱硫装置，真正实现将减排环保从政府强制转化为企业的自觉行为，由此而产生的社会效益较大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目的研究背景

1．2 工艺技术方案的选择

1．2．1 国内外烟气脱硫技术概况

1．2．2 工艺路线的选择

1．3 经济及社会效益分析

1．3．1 市场前景

1．3．2 社会效益分析

1．4 亚硫酸钠法技术现状

1．5 课题来源

1．6 研究内容

第二章 实验方法与检测

2．2 吸收部分实验室小试

2．2．1 实验装置的搭建与原材料

2．2．2 流程简述

2．2．3 实验方法

2．2．4 流程配置

2．3 解吸小试实验

2．3．3 板式降膜蒸发器解吸实验

2．3．4 活化剂实验

2．4 亚硫酸钠氧化性试验

2．4．1 实验准备

2．4．2 实验步骤

2．5 中试

2．5．1 防腐材料测试

2．5．3 液气比优化

2．5．4 抗氧化性

第三章 亚硫酸钠循环法基础研究

3．1 亚硫酸钠法回收SO2的基本原理

3．2 其他副反应

3．2．1 氧化反应

3．2．2 歧化反应

3．3 亚钠循环法物理化学反应

3．3．2 Na2SO3-NaHSO3溶液浓度、pH与SO2平衡浓度的关系

3．3．3 不同温度下亚硫酸钠溶解度表

3．3．4 初始浓度为20％亚硫酸钠溶液C／S总碱比与溶液密度关系

3．3．5 初始浓度为20％亚硫酸钠溶液在吸收SO2后总可溶物浓度与密度关系

3．4 抗氧化性实验

3．5 小结

第四章 吸收部分小试研究

4．1 塔出口SO2浓度与吸收液DH的关系

4．2 不同SO32-／SO2比值下尾气排放浓度分析

4．3 不同pH值下SO2吸收率分析

4．4 不同吸收液pH下尾气排放浓度分析

4．5 加入配伍剂对吸收容量的影响

4．6 液气比对尾气排放浓度的影响

4．7 入塔浓度对尾气排放浓度的影响

4．8 小结

第五章 解吸部分小试研究

5．1 NaHSO3溶液解吸实验

5．2 加压解吸

5．3 板式降膜蒸发器解吸实验

5．3．1 连续实验结果

5．3．2 间歇反应结果

5．4 活化剂实验

5．4．2 活化剂筛选

5．4．3 活化原理

5．4．4 解吸液pH调节对解吸率的影响

5．4．5 解吸结晶实验

5．5 小结

第六章 中试设计

6．1 采用的标准与规范

6．2 工艺流程设计基础数据

6．2．1 原料规格

6．2．2 化学药剂规格

6．2．3 公用工程规格

6．3 控制指标

6．4 设计思路

6．4．1 吸收部分

6．4．2 解吸部分

6．5 设计流程简述

6．6 工艺图

6．6．1 工艺流程图

6．6．2 平面布置图

6．6．3 本装置活动板房平面图

第七章 中试研究

7．1 防腐测试

7．2．1 吸收部分中试数据验证

7．2．2 急冷塔冷却除尘效果

7．2．6 抗氧化实验

7．2．7 委托检测

7．3 中试解吸实验与优化

7．4 高浓度SO2的后续处理

7．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢