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Shandong Huaxing Group Wangcun Alumina Flue Gas Entschwefelung Fallstudie
1. Natrium-Calcium Dual-Alkali Entschwefelungsprozess
Das Natrium-Calcium Dual-Alkali-Entschwefelungsverfahren (Na2CO3/Ca(OH)2) ist eine Technologie, die auf der Kombination von Kalkstein/Gips-Verfahren und Natriumalkali-Verfahren entwickelt wurde. Es überwindet die Nachteile der Skalierung in der Kalkstein/Gips-Methode und die hohen Betriebskosten in der Natriumalkali-Methode. Durch die Verwendung der hohen Löslichkeit von Natriumsalzen in Wasser, verwendet das Verfahren Natriumalkali zu absorbieren SO2 innerhalb des Absorptionsturm. Die Entschwefelungslösung wird nach der Absorption in einem Regenerationsbehälter mit kostengünstigem Kalk regeneriert, wodurch das Recycling und die Nutzung von Natriumionen ermöglicht wird.
Dieser Prozess kombiniert die Eigenschaften der Kalk-Methode und der Natriumalkali-Methode und adressiert das Problem der Skalierung innerhalb der Kalk-Methode Türme, ohne die hohe Absorptionseffizienz der Natriumalkali-Methode zu besitzen.
2. Prozesseigenschaften
Im Vergleich zu Kalkstein- oder Kalk-Nassentschwefelungsverfahren hat das Dual-Alkali-Verfahren grundsätzlich folgende Vorteile:
Die Verwendung von Natriumalkali zur Entschwefelung führt zu zirkulierendem Wasser, das in erster Linie eine Natrium-Ionen (Na+)-Lösung ist. Dadurch wird das Risiko von Korrosion und Verstopfung in Wasserpumpen, Rohrleitungen und Anlagen reduziert, was die Bedienung und Wartung der Anlagen erleichtert.
Die Regeneration des Absorptionsmittels und die Ausfällung von Entschwefelungsrückständen erfolgen außerhalb des Turms, wodurch Verstopfungen und Abrieb im Turm vermieden werden. Dies verbessert die Betriebssicherheit und senkt die Betriebskosten.
Das Natriumbasierte Absorptionsmittel hat eine schnelle Absorptionsrate für SO2, was eine höhere Entschwefelungseffizienz bei einem relativ geringen Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas ermöglicht, das typischerweise 90 % übersteigt.
In Bezug auf die integrierte Entschwefelungs- und Entstaubungstechnik kann es auch die Nutzung von Kalk verbessern.
3. Einführung In Den Prozessablauf
Das Entschwefelungssystem besteht aus dem SO2 Absorptionssystem, Rauchgasanlage, Entschwefelungssystem, Nebenproduktbehandlungssystem, Prozesswassersystem, Und elektrische Steuerung.
Rauchgasentschwefelungsprozess für Ofenemission
Ofenabfluß → Entschwefelungsabsorptionsturm → Schornstein
Nach der Entfernung des größten Feinstaubs durch den Staubsammler wird das Rauchgas aus dem Ofen durch den induzierten Zuggebläse herausgezogen und unter Überdruck in den hocheffizienten Zerstäuber-Entschwefelungsturm geblasen (Der Rauchgaseingang befindet sich im unteren Teil des Entschwefelungsturms). Am Einlass des Entschwefelungsturms ist ein Vorkühlungs- und Vorentschwefelungssystem installiert. Das Rauchgas gelangt nach dem Abkühlen, Befeuchten und teilweise Entschwefelung in den Entschwefelungsturm. Im Inneren des Turms fließt das Rauchgas nach oben und kommt mit dem Sprühschlämme in gegenläufiger Weise in Kontakt, wobei die beiden gründlich vermischt werden. Der Turm ist mit vier Schichten von Hochgeschwindigkeits-Wirbelplatten und vier Schichten von Sprühsystemen ausgestattet. In diesem Abschnitt wird der Raum mit zerstäuberten Flüssigkeitstropfen mit Partikelgrößen von 100-300 μm gefüllt. Das SO2 im Rauchgas reagiert wieder mit der absorbierenden alkalischen Lösung und entfernt mehr als 90 % Schwefeldioxid. Die rationelle Auswahl und wissenschaftliche Anordnung des Sprühsystems schaffen eine Vernebelungszone ohne Totzonen und minimale Überlappung, die eine gleichmäßige Verteilung der nebligen Flüssigkeitstropfen gewährleistet. Das Rauchgas wandert über einen längeren Zeitraum durch die Vernebelungszone und bietet SO2 im Rauchgas reichlich Möglichkeiten, mit der Entschwefelungslösung in Kontakt zu kommen und kontinuierlich mit den Nebeltröpfchen zu kollidieren. Der SO2 reagiert mit der absorbierenden Lösung und wird so entfernt, während die restlichen Rauchpartikel mit den "Wassertröpfchen" mitgeführt werden, wodurch ihre Masse zunimmt. Die entschwefelte Flüssigkeit fällt in den Boden des Entschwefelungsturms und wird regelmäßig in das nach dem Entschwefelungsturm installierte Sammelsystem abgeleitet. Nach dem Auffüllen einer bestimmten Menge alkalischer Lösung wird sie zur Wiederverwendung in das Zerstäubersystem und in das Flüssigkeitssystem zurückgepumpt. Das Entschwefelungsmittel bleibt während des gesamten Prozesses im zirkulierenden Zustand.
4. Prinzip des Prozesses
Das Natrium-Calcium-Doppelalkali-Verfahren [Na2CO3/Ca(OH)2] nutzt reine Alkali-Initiation und verwendet die Natrium-Calcium-Methode für SO2 Absorption und Kalkregeneration. Die chemischen Grundlagen der Entschwefelung und der Regenerationsprozess:
Entschwefelungsprozess
Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2
(1) die Gleichung stellt die Absorptionseinleitungsreaktion dar.
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
(2) die Gleichung stellt die Hauptreaktion dar, die bei pH > 9 (höhere Alkalinität) auftritt.
Na2CO3 + SO2 + H2O → NaHSO3
(3) die Gleichung stellt die Reaktion dar, die stattfindet, wenn die Alkalinität auf neutrale oder sogar saure Bedingungen abnimmt (5 < pH < 9).
Regenerationsprozess
2 NaHSO3 + Ca(OH)2 → Na2SO3 + +CaSO3↓ + 2 H2O
Na2SO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaSO3↓
In der Kalkschlamm (Kalk erreicht Sättigung) reagiert der neutrale (amphotere) NaHSO3 schnell mit Kalk und setzt [Na+] frei. Anschließend reagiert das erzeugte [SO32-] weiterhin mit Kalk, und das entstehende Calcium-Bisulfit fällt langsam als Semi-Hydratverbindung aus und regeneriert sich dadurch [Na+]. Die absorbierende Lösung kann SO2 wieder aufnehmen und kann recycelt werden.
Die Nebenprodukte der Entschwefelung sind Calciumsulfit oder Calciumsulfat (nach Oxidation). Benutzer können verschiedene Methoden wählen, um die Nebenprodukte nach ihren Bedürfnissen zu behandeln.
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