单塔双循环脱硫技术研究

单塔双循环脱硫技术研究

王凯峰

低碳热力发电技术与装备全国重点实验室）黑龙江哈尔滨150000

哈尔滨锅炉厂有限责任公司  黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：单塔双循环脱硫技术是一种高效、节能的脱硫方法，在工业排放气体中去除二氧化硫具有重要意义。本文从脱硫技术概述、单塔双循环脱硫技术原理与工艺流程、应用案例分析、技术优势与挑战、发展前景等方面进行了综述。通过对该技术的全面介绍和分析，展现了其在环境保护和工业生产中的重要作用和发展前景。

关键词：脱硫技术、单塔双循环、环境保护、工业排放、发展前景

引言

随着工业化进程的加速，大量的二氧化硫排放已成为空气污染的重要来源之一，对环境和人类健康造成了严重威胁。因此，寻找高效、节能的脱硫技术对于改善空气质量具有重要意义。单塔双循环脱硫技术作为一种新型的脱硫方法，具有很高的脱硫效率和较低的能耗，受到了广泛关注。本文将对单塔双循环脱硫技术进行全面深入的研究与分析。

1脱硫技术概述

1.1脱硫技术分类和原理

脱硫技术按照其工作原理和应用范围可分为物理法、化学法和生物法。物理法主要通过物理方式去除气态污染物，如吸附法和凝结法；化学法则是利用化学反应将有害气体转化为无害或低毒的物质，如石灰石法、氧化法和碱液吸收法；生物法是利用微生物代谢过程中的作用将有害物质转化为无害的物质，如生物脱硫法。

1.2已有脱硫技术的优缺点分析

各种脱硫技术各有其优缺点。物理法优点在于操作简便、投资成本低，但脱硫效率较低且易受气体成分和工况影响；化学法能够实现高效脱硫，但存在化学副产物处理问题和投资成本较高的缺点；生物法具有低能耗、无二次污染等优点，但需要长时间培养微生物、容易受温度和湿度影响。综合来看，目前尚无一种脱硫技术能够完全满足各类场景的要求，需要根据具体情况选择合适的脱硫技术。

1.3单塔双循环脱硫技术的特点

单塔双循环脱硫技术是一种新型脱硫技术，其核心思想是通过在同一塔内进行两个不同循环的气体处理过程来提高脱硫效率。其特点在于工艺简单、能耗低、脱硫效率高，且适用于多种工业排放气体中二氧化硫的去除。相比传统脱硫技术，单塔双循环脱硫技术具有更高的灵活性和适用性，能够更好地满足不同行业和场景的脱硫需求。

2单塔双循环脱硫技术原理与工艺流程

2.1. 双区理论来源

双区是对石灰石 - 石膏湿法脱硫过程中吸收区和氧化区的统称。吸收区完成对烟气中 SO2 的吸收，生成 CaSO3 或Ca(HSO3)2，而氧化区中则通过对 SO32- 或 HSO3- 的氧化并最终结晶，生成 CaSO4·2H2O（石膏）。采用双区是由于吸收和氧化过程所需的不同浆液酸碱性而决定的。吸收区中需要浆液与 SO2、HCl 等酸性气体充分反应，因此浆液 pH 值应较高（7-8）。氧化区中发生的氧化结晶反应需要较强的酸性环境，浆液 pH 值应较低（4-5）。

吸收区和氧化区应分别有浆液调碱性和调酸性的环节，调碱一般通过吸收剂（如石灰、氨水等）的加入实现，而调酸则通过对烟气的单独洗涤或加入酸性物质实现。

2.2 单塔双循环系统

为提高脱硫效率， 可增加吸收塔内喷淋层数或采用双塔串联技术， 但这两种方法的经济性均较差。为解决技术和经济的双重问题，开发了单塔双循环技术。单塔双循环脱硫工艺系统与单塔单循环工艺和双塔串联工艺比较， 除吸收塔有明显区别外， 其他系统基本相同， 吸收塔仍然是整个脱硫装置的核心。

单塔双循环喷淋塔分为吸收塔上段和吸收塔下段， 上、下两段分别配置各自独立的浆液循环泵， 为便于浆液循环， 在吸收塔外设置了为吸收塔上段喷淋层提供浆液储存的吸收区加料槽( AFT) 。

从除尘器出来的烟气首先沿切向或垂直方向进入吸收塔下段，与一级喷淋层（即下循环） 喷出的浆液接触，并被冷却至饱和温度。下循环浆液一部分来自吸收塔下部反应池，一部分由上循环浆液来补充，该段循环浆液 pH 值控制在4.6-5.3，浆液停留时间为4min左右，这是石灰石溶解、亚硫酸氢根氧化为硫酸根及生成二水石膏的最佳pH值。脱硫一级循环的脱硫效率一般在30-70%，此级循环的主要功能是保证优异的亚硫酸钙氧化效果和充足的石膏结晶时间。有资料显示，在pH值为4.5的酸性环境下氧化效率是最高的，特别是高硫煤，在此pH值下可大大降低氧化空气系数，从而大幅降低氧化风机的电耗，同时还可提高石膏品质。

经过一级循环的烟气直接进入二级循环，此级循环实现主要的脱硫洗涤过程。由于不用考虑氧化结晶的问题，所以pH值可以控制在非常高的水平，达到 5.8-6.4，循环浆液量可降低20%左右。

吸收塔上部的集液斗将脱硫区分为上、下两个循环回路。下循回路由浆液池、一级循环泵及一级喷淋层等组成；上循环回路由集液斗、吸收区加料槽、二级循环泵和上喷淋层组成。两级循环分别设有独立的循环浆池和喷淋层， 每级循环具有不同的运行参数。

2.3提高脱硫效率及降低能耗成本分析

单塔双循环脱硫技术通过在同一脱硫塔内实现两个不同循环的气体处理过程，使得脱硫剂与废气接触时间延长，提高了二氧化硫的吸收效率，从而显著提高了脱硫效率。这种循环处理的方式有效利用了反应物质的循环利用，增加了脱硫反应的次数和程度，使得脱硫效果更加彻底，大大减少了二氧化硫的排放。相比传统的脱硫技术，单塔双循环脱硫技术在能源消耗方面更为节省。通过循环利用脱硫液和脱硫气体，减少了新鲜脱硫剂的使用量，降低了能源的消耗。此外，单塔结构设计简单，运行成本相对较低，减少了设备运行的维护和管理成本。因此，该技术不仅提高了脱硫效率，还能够降低能源消耗成本，为企业节约了运营成本，具有经济效益和环境效益的双重优势。

3单塔双循环脱硫技术的应用分析

3.1单塔双循环脱硫技术优势概述

单塔双循环脱硫技术具有诸多优势。首先，其高效率是显著特点之一，通过两个循环的交替进行脱硫反应，大大提高了脱硫效率，降低了脱硫成本。其次，该技术具有较低的能耗，由于循环利用吸收液和脱硫气体，节约了能源消耗，有利于节能减排。此外，单塔结构设计简单，占地面积小，适用于各种空间限制的场所，具有较高的灵活性和适应性。综上所述，单塔双循环脱硫技术在脱硫效率、能耗、结构设计等方面均表现出明显优势，具有广泛的应用前景。

3.2单塔双循环脱硫技可持续发展与环保意义分析

单塔双循环脱硫技术在可持续发展和环保方面具有重要意义。首先，该技术能够有效减少二氧化硫等有害气体排放，改善大气环境质量，保护人类健康。其次，由于较低的能耗和高效的脱硫效率，可以减少能源消耗和碳排放，有利于减缓气候变化。此外，单塔双循环脱硫技术采用循环利用的方式处理废气，减少了对自然资源的需求，降低了生产过程中的环境负荷。因此，该技术的广泛应用将为可持续发展和环境保护事业作出积极贡献，推动工业生产向更加清洁和可持续的方向发展。可持续发展与环保是当今社会面临的重要挑战，而单塔双循环脱硫技术的应用与发展恰恰符合了这一挑战的需求。首先，该技术能够有效减少工业排放中的二氧化硫等有害气体，改善大气环境质量，保护人类健康。其次，单塔双循环脱硫技术采用循环利用的方式处理废气，减少了对自然资源的需求，降低了生产过程中的环境负荷。此外，由于该技术具有较低的能耗和高效的脱硫效率，可以减少能源消耗和碳排放，有利于减缓气候变化。总的来说，单塔双循环脱硫技术的推广应用将为工业生产提供更加清洁和可持续的解决方案，推动经济增长与环境保护实现良性循环。因此，我们应当进一步加强对该技术的研究与应用，促进其在不同领域的推广，为建设生态文明、实现可持续发展贡献力量。

3.3单塔双循环脱硫技术的发展趋势与前景展望

单塔双循环脱硫技术作为一种高效、节能的脱硫方法，具有广阔的发展前景。未来，随着环保意识的不断提高和对空气质量要求的日益严格，单塔双循环脱硫技术将得到更广泛的应用。在工业生产领域，该技术将成为优选的脱硫方案，特别是在火电厂、化工企业等高排放行业。同时，随着技术的不断进步和改进，单塔双循环脱硫技术的性能将进一步提升，脱硫效率将得到增强，能耗将进一步降低，使其更加具有竞争优势。此外，随着对清洁生产和绿色发展的追求，单塔双循环脱硫技术有望与其他清洁能源技术相结合，形成更加综合的环保解决方案。单塔双循环脱硫技术的发展前景十分广阔，将为促进环境保护、实现可持续发展作出重要贡献。

结论

综上所述，单塔双循环脱硫技术作为一种高效、节能的脱硫方法，在工业排放气体中去除二氧化硫具有重要意义。通过对其基本原理、工艺流程、优势特点以及可持续发展与环保意义的分析，我们可以看到该技术在环境保护和工业生产中具有巨大潜力和广阔前景。然而，要实现其更广泛的应用，还需要进一步加强研究，解决技术上的难题，并与政策法规相配合，推动其产业化进程，为减少大气污染、促进可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

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[3]谢明月,赵天宇.单塔双循环脱硫技术在化工行业中的应用与发展前景[J].化工技术与开发,2023,51(3):87-92.

作者介绍：

    王凯峰（1988.11.27），性别：男；籍贯：哈尔滨；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：中级工程师；研究方向：机械工程（身份证号：230107198811270012）