旋流板脫硫塔脫硫原理

旋流板脫硫塔脫硫原理

旋流板塔中，SO2的化學(xué)吸收反應(yīng)因吸收劑的不同而不同。目前，在旋流板塔脫硫中應(yīng)用的脫硫劑有石灰（CaO）、純堿（Na2CO3）及燒堿（NaOH）。
（1）以CaO為脫硫劑。當(dāng)以CaO為脫硫劑時(shí)，旋流板塔內(nèi)將發(fā)生如下的化學(xué)吸收反應(yīng)：
石灰消化反應(yīng)
CaO＋H2O→Ca(OH)2 ⑴
Ca(OH)2吸收SO2的化學(xué)反應(yīng)
Ca(OH)2＋SO2→CaSO3 1/2H2O＋1/2H2O ⑵
Ca(OH)2＋CO2→CaCO3＋H2O ⑶
CaCO3＋SO2＋1/2H2O→CaSO3 1/2H2O＋CO2 ⑷
CaSO3 1/2H2O＋SO2＋1/2H2O→Ca(HSO3) ⑸
由于煙氣中含有過剩的氧，還會(huì)發(fā)生亞硫酸鹽氧化反應(yīng)：
2CaSO3·1/2H2O＋O2＋3H2O→2CaSO4 2H2O ⑹
由于煙氣中過剩氧少，一般為4左右，能發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈣少，大部分的亞硫酸鈣（約95以上）并未發(fā)生氧化反應(yīng)。
（2）應(yīng)用“雙堿”法脫除SO2。采用“雙堿”法，既提了SO2的吸收效率，又降了吸收劑的。其原理如下：采用*堿燒堿（NaOH）吸收SO2，再用二堿石灰漿液（Ca(OH)2）進(jìn)行再生，再生后的NaOH堿液可繼續(xù)循使用。其化學(xué)反應(yīng)如下：
化學(xué)吸收SO2
2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2O ⑺
由于煙氣中含有氧氣，將會(huì)進(jìn)行亞硫酸鈉氧化反應(yīng)
Na2SO3＋1/2O2→Na2SO4 ⑻
同樣，未發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈉占95以上。
再生反應(yīng)
Na2SO3＋Ca(OH)2→2NaOH＋CaSO3 1/2H2O↓ ⑼
由于氧化副反應(yīng)生成的Na2SO4難以再生，使燒堿（NaOH）的消耗量有所增加，需不斷向系統(tǒng)補(bǔ)充少量的燒堿（NaOH）（大約為3～5）
（3）以Na2CO3作吸收劑。吸收劑Na2CO3在溫下吸收煙氣中的SO2，同時(shí)生成Na2SO3，Na2SO3還可繼續(xù)吸收SO2而生成NaHSO3。NaHSO3是酸式鹽，不具有吸收SO2的能力。其化學(xué)反應(yīng)如下：
2Na2CO3＋SO2＋H2O→2NaHCO3＋Na2SO3 ⑽
2NaHCO3＋SO2→Na2SO3＋H2O＋CO2↑ ⑾
Na2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3 ⑿
吸收開始時(shí)，主要按⑽、⑾式進(jìn)行反應(yīng)生成Na2SO3，而后Na2SO3繼續(xù)吸收SO2生成酸式鹽NaHSO3，實(shí)際吸收反應(yīng)按⑿式進(jìn)行。
由于煙氣中含有過剩氧，也會(huì)引起如下的氧化反應(yīng)：
Na2SO3＋1/2O2→Na2SO4
在一般情況下，循吸收液中含有Na2SO3和Na2SO4，但Na2SO4的含量少。因而吸收液的主要成分是Na2SO3和NaHSO3。在此吸收液中，*能吸收SO2的是NaSO3。當(dāng)吸收液全部是Na2SO3時(shí)，對SO2的吸收能力zui大；當(dāng)吸收液中的Na2SO3全部轉(zhuǎn)化成NaHSO3時(shí)，對SO2的吸收能力為0。
（4）以NaOH作脫硫劑。以NaOH為吸收劑，吸收SO2反應(yīng)如下：
2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2O ⒀
Na2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3 ⒁
以NaOH為脫硫劑與以Na2CO3為吸收劑基本上相同，不再贅述。
外廠商之所以采用鈉堿法脫硫，主要原因是其脫硫效率（90～95）；可獲得濃度SO2和冰晶石等副產(chǎn)物；吸收液還可再生，再生后的吸收液可循使用等。我廠商采用鈉堿法脫硫，并非是為了獲得濃度的SO2和冰晶石副產(chǎn)物，而是以CaO為吸收劑時(shí)*工藝過程條件不掌握而造成脫硫塔結(jié)垢。
1.2氣液傳質(zhì)脫硫機(jī)理及除塵機(jī)理

鍋爐煙氣經(jīng)文丘里喉管降溫增濕，從塔底以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)向上螺旋流動(dòng)。石灰漿液由石灰漿液循系統(tǒng)進(jìn)入塔內(nèi)噴灑在旋流板中心的盲板上，后被盲板分配到旋流板的各個(gè)葉片上形成薄層液膜，并被導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)的氣流（7～8m/s）噴散成液滴，液滴粒徑為40～60μm，單位液體表面積增加了2600倍。液滴隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，被甩塔的內(nèi)壁，形成沿塔內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)的水膜，在離心力的作用下，煙塵甩塔的內(nèi)壁上，煙塵被潤濕，質(zhì)量增加，隨水膜一起向下流動(dòng)。從葉片直塔底，液體以細(xì)滴狀態(tài)穿過氣相與氣體接觸，進(jìn)行SO2和石灰漿的氣液傳質(zhì)過程，傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)度較大。在此過程中，煙氣中氣體SO2溶于石灰漿液滴成為溶解性SO2，后被活性組分Ca(OH)2吸收，生成CaSO3 1/2H2O。吸收后的石灰漿液滴被煙氣的離心力甩塔的內(nèi)壁，靠重力作用，隨同被潤濕的煙塵及水膜一同下降并進(jìn)入灰水分離系統(tǒng)分離灰渣，灰水中主要含有大量的CaSO3 1/2H2O、未發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)的Ca(OH)2、煙塵及少量的CaSO4 2H2O。凈化后的煙氣經(jīng)汽水分離系統(tǒng)除霧后到中。旋流板塔盤上，氣液接觸的模型如圖1所示。