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摘要：随着经济的快速发展，我国煤炭消耗量逐年增加。随之而来的是二氧化硫排放量和烟尘排放量的不断增加。据统计，我国每年由二氧化硫造成的经济损失高达上千亿元。大气中的二氧化硫浓度过高会使人体患呼吸道炎症、肺气肿、支气管炎、眼结膜炎症等，同时也是酸雨形成的主要因素。大气中的烟尘会使人体患呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿的概率大大增加。因此，对烟气进行脱硫除尘是当前迫切的需要。本设计选用双碱法。烟气从锅炉排出后进入袋式除尘器，经除尘器除尘后进入脱硫塔与吸收剂逆流接触，脱硫后的烟气经烟囱排出。使用过的吸收剂进入循环池进行再生，然后回流进入脱硫塔。进口烟气体积流量为600000m3/h，其中颗粒物浓度为2.4g/m3，SO2浓度为1064mg/m3。经过处理后，排出的气体达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB-13271-2001）。
关键词：烟气脱硫；双碱法
1.绪论
1.1双碱法烟气脱硫原理
该工艺使用两种碱性物质作为脱硫剂。为了避免吸收塔内结垢堵塞和减少钠碱消耗量，降低成本。通常第一碱为钠基碱，用来吸收空气中的SO2；第二碱为钙基碱，用于脱硫剂的再生过程。在启动时以NaOH吸收SO2，吸收液再用石灰乳再生[8]。吸收液再生后循环使用，反应方程式如下：
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脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是MgO进行再生，再生反应如下：
（1）熟化阶段：MgO+H2O→（60℃）Mg（OH）2浆液
（2）浆液过程：Mg（OH）2+SO2+5H2O→MgSO3.6H2O
Mg（OH）2+SO2+2H2O→MgSO3.2H2O
SO2+MgSO3.6H2O→Mg（SO3）2+5H2O
SO2+MgSO3.3H2O→Mg（SO3）2+H2O
Mg（SO3）2+MgO+11H2O→2MgSO4.6H2O
Mg（SO3）2+MgO+5H2O→2MgSO4.3H2O
（3）氧化阶段：MgSO3+H2O+1/2O2→MgSO4
MgSO4+7H2O→MgSO4.7H2O
1.2烟气脱硫的影响因素分析
（1）氧化镁的溶解度对中和反应进程的影响
氧化镁在水中溶解度决定于氧化镁熟化苛化工艺过程；氧化镁在水中溶解生产Mg（OH）2溶解度很低，微溶型金属氧化物。氧化镁苛化温度50~60℃为宜。氧化镁浆液对SO2吸收中和反应。中和反应易进行，反应速度快，反应完全。但关键要求，Mg（OH）2溶解度限制反应进行。如何提高氧化镁的溶解度是关系到反应进程。提高氧化镁溶解度的措施：
①苛化时间2~3小时。水温50~60℃，不停搅拌。
②提高氧化镁原料质量，含量85%，活化度65%，细化粒250目（90%以上），酸性不溶物小于3%。
③氧化镁药剂防湿防潮。
（2）浆液的PH值影响
PH＞6.5浆液体系：MgSO3→MgSO4→MgSO4.7H2O
PH＜6.5浆液体系：MgSO3→Mg（HSO3）2+H2O
Mg（HSO3）2+Mg（OH）2→2MgSO3+H2O
当PH＞6.5浆液吸收效果好，但氧化镁耗量略大。
当PH＜6.5浆液吸收效果查，氧化镁量不足。因此PH值控制在6~7之间。
1.3指标控制方案
（1）氧化镁浆液的配置：采用热水或蒸汽加热，准备温度计。将热水中投加氧化镁药剂，以1000L温水投加200Kg氧化镁计，配置浆液中固含量16.67%。苛化时间3小时。需记录配置操作者，配置时间、温度、消耗量。可安装流量计或以池液位降低计算单位时间消耗量。
（2）循环液及塔底排放液，压滤机进口浆液浓度。
以100ml量筒取混合溶液100ml，自燃沉淀20~30min；根据100ml量筒刻度核算体积浓度。
（3）循环液PH值
取循环液上清液，用PH试纸检测（PH试纸检测极限3~7的PH试纸）
（4）循环液回流量
以泵流量及电流核算。
（5）塔顶冲洗水用量
以冲洗水池液位计算，并根据循环液浓度适当调节。
（6）氧化风供应的压力表实际数据观察了解。
（7）作业操作记录：每两小时巡检一次；每4小时对浆液PH好、浓度测试一次；每班统计氧化镁原料消耗；15~20%氧化镁浆液消耗量及固废产生量。
1.4主要工艺流程
烟气从锅炉引风机后的烟道引出，经过冷却、脱硫及除雾，达到相关的排放标准，再合并进入烟囱排到大气。本脱硫系统采用镁法烟气脱硫工艺，其中主要包括烟气系统、脱硫剂制备系统、SO2吸收系统、浆液脱水系统及工艺水系统。
系统按照一炉一塔布置，共两个脱硫塔。脱硫后烟气合并后排入烟道。烟气进入吸收塔后，与从喷淋层喷洒的氢氧化镁浆液逆流接触进行化学反应，携带着浆液小雾滴进入除雾器进行液滴捕捉，在吸收塔出口布置有两级除雾器，除雾器采用冲洗水定时喷洗以防止玷污和结垢。
吸收塔内浆液通过塔底排出泵送至沉淀池进行浓缩处理，上部清夜溢流自流进入循环池，沉淀池底流浓度较高，用脱硫渣泵送入水力旋流器，旋流清水用于脱硫剂的制备补水，旋流浆自流进入浆液箱中，再用泵送入板框压滤机过滤，过滤液自流进入循环池，过滤出的脱硫渣外运。脱硫废水系统为#1、2FGD公用。
吸收塔采用喷淋塔，为钢制，采用玻璃鳞片进行防腐保护。塔本体包括除雾器、喷淋装置、氧化空气喷管、本体附件（包括仪表接口、人孔、各种冲洗水、循环浆液等管道的接口、进出口烟道、支架、平台扶梯设施等部件）。
氧化空气系统提供吸收塔浆液池内化学反应所需的氧气。两台吸收塔公用氧化风机2台，1运1备。
两塔公用一套脱硫剂制备系统，吸收剂制浆方式采用厂外来氧化镁粉料，由人工按照一定的配比卸入氧化镁苛化槽，经搅拌熟化后，泵入氧化镁储液槽。为防止储液槽内浆液沉淀结垢，设置搅拌装置。根据脱硫塔内浆液pH值，控制对脱硫塔氢氧化镁浆液的泵入量。
1.5机组设备简介
脱硫装置进口烟气参数
设计工况：140000Nm 3/h
烟气工作温度：90°C
最高温度：180 ℃（事故状态）
烟气SO2进口浓度：1500mg/Nm3
烟气SO2出口浓度：≤200mg/Nm3
脱硫效率：≥95%
设备压降：≤1000Pa
脱硫塔内液气比控制：3~5L/m3
脱硫剂：氧化镁粉
脱硫浆液配制浓度：15%
脱硫系统污水循环使用不外排（如达标可少量排放）
脱硫系统废渣脱水后采用机械装车外运
1.6物料基本计算
（1）燃煤量：每天燃煤20t/h×24=480t/d，煤中总硫份按0.4%计，煤中的总硫份为 480000kg×0.4%=1920kg/d；煤燃烧产生的SO2的转化率按90%计，每天可产生 SO2=1920×64/32×90%=3456Kg/d
（2）消耗85%浓度的MgO原理：3456Kg×40/64×85%=2541kg/d；按每袋氧化镁50kg，每天需加药50袋。
（3）耗15%氧化镁浆液2541kg/15%=16940kg，浆液密度按1.1kg/L计算，约需15.4m³氧化镁溶液。
（4）产生MgSO4固废：以MgSO4.7H2O计 2541×246/40=15.6t/d
（5）未计算其他酸性气体，HF、Hcl等耗氧化镁量及固废产量及原理消耗，若计算这些固废，产生的固废总量约为20t/d。
2.设计任务和依据
2.1设计任务
3台65t/h供热锅炉，通过烟囱排放烟气；按国家环保要求，需要进行烟气脱硫和除尘，以保证锅炉出口烟气SO2和烟尘达标排放。
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2.2原始数据
一台锅炉烟气量为65t/h，燃煤量为13t/h，排烟温度为140℃；空气过剩系数
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；室外空气平均温度为6℃；锅炉出口前烟气阻力1000Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例为15%。
所用燃煤的工业分析值[9]：
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为煤炭中各元素的质量分数，%；
WY—煤炭中水分的质量分数，%；
2.3设计依据
GB3095-1996 《环境空气质量标准》
GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》
GB13223-2011 《火电厂大气污染物排放标准》
HJ462-2009 《工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范》
DL/T 5196-2004 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》
AY—煤中不可燃组分含量，%
2.4工艺流程图
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3.总结
本设计简要介绍了国内外常用的烟气脱硫方法，对双碱法的原理进行简要阐述，并设计了一套双碱法工艺流程。烟气从锅炉排出后进入袋式除尘器，经除尘器除尘后进入脱硫塔与吸收剂逆流接触，脱硫后的烟气经烟囱排出。使用过的吸收剂进入循环池进行再生，然后回流进入脱硫塔。进口烟气体积流量为600000m3/h，其中颗粒物浓度为2.4g/m3，SO2浓度为1064mg/m3。排出的颗粒物和二氧化硫浓度达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）。
近年来，双碱法以其系统布置相对紧凑，占地面积小，脱硫效果好等优点受到越来越多的应用。希望本设计可以对双碱法工艺设计具有一定的参考作用。
参考文献：
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[4]刘宏，郑铭.环保设备—原理•设计•应用第三版[M].北京：化学工业出版社，2013，185-247，250-252.