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锅炉烟气脱硫液生产亚硫酸钠可行性分析

点击次数:   更新时间:14/12/11 16:46:12   【关闭】 来源: 分    享:
 

随着环保治理力度的不断加强,特别是人民群众对雾霾天气的深恶痛绝,对大气污染的治理越来越受到人们的重视。目前,我们国家的电厂和一些工业炉窑,普遍采用双碱法脱除二氧化硫,但都存在着这样或那样的问题,难以长周期运行,有点干脆就是一个摆设,检查时开,平时停。双碱法虽然较过去的石灰石法、石灰水法有了较大的进步,特别是解决了脱硫效率的问题。可经过长期运行后,仍存在很多缺点:主要是:(1). Na2SO3氧化副反应,生成Na2SO4,且较难再生,要不断的补充NaOH(Na2CO3),增加了碱的消耗量; (2).系统中不可避免地夹带,产生CaSO4CaCO3沉淀,堵塞管道,增加了装置的不稳定性,降低了运行周期;(3). 运行成本过高,年运行费用几百上千万元,难以为继;(4). Na2SO4的存在也将降低石膏的质量,使得生产石膏变为不可能;(5. CaSO4CaCO3的生成,以及生石灰渣的累计,无法处理,产生了二次污染。

一.  简介

双碱法烟气脱硫技术是:用氢氧化钠溶液作为脱硫剂与烟气中二氧化硫反应,生成亚硫酸钠,完成脱硫过程。而再生过程就是置换过程,即用配制好的氢氧化钙溶液在再生池内,置换生成氢氧化钠和亚硫酸钙(硫酸钙),形成沉淀,而氢氧化钠清液再打回脱硫塔内循环使用。

对双碱法脱除烟气中二氧化硫的弊端,我们进行了研究和改进。也就是:在采用氢氧化钠脱硫后,不再加生石灰置换,而是将其液体蒸发浓缩,最终分离出亚硫酸钠成品出售。

2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O     1

Na2CO3SO2Na2SO3CO2      2

Na2SO3SO2H2O2NaHSO3  (3

2Na2SO3+ O2= 2Na2SO4            4

以上三式视吸收液酸碱度不同而异,当碱性较高时(PH9),以(1)式为主要反应;碱性稍为降低时,以(2)式为主要反应;碱性到中性甚至酸性时,(5PH9),则按(3)式反应。即待至碱耗尽而继续从烟气中吸收SO2时,则副反应生成亚硫酸氢钠。

在一般操作中,PH值控制在9左右,所以溶液中基本是以Na2SO3形式存在。

在反复地循环往复操作中,接触了大量的空气,因而不可避免地产生(4)式的反应。Na2SO4对其产品的危害是相当大的,我们添加强还原剂Na2S2O3后,用以抑制(4)式的反应。
   
 2Na2S2O3O2+H2ONa2SO3+2 NaHSO3  (5

硫酸盐或亚硫酸盐的累积会影响脱硫效率,必须将其从系统中不断地脱除。这样使得不断加碱,不断脱除盐(亚硫酸盐),完成一个循环。

即:2NaOH Na2SO3 

而分子量确由2x40=80126

由此看出在生产中重量是增加了57.5%,在目前烧碱1300/吨,亚硫酸钠的价格2500/吨的情况下。

1x13001x1.575x2500=1300:3938

由此可以看出,有3倍的差价,是可以生产的。

二.  亚硫酸钠的性质

亚硫酸钠

分子式: Na2SO3.一般以Na2SO3.7H2O形式存在
分子量:126.04
CAS
:7757-83-7
结构式:

  :无色单斜晶体,呈粉末状白色固体,密度1.561,无水物的密度2.633,易溶于水,难溶于乙醇及有机溶剂,其水溶液呈碱性反应,PH值约为9~9.5,在空气中风化并氧化为硫酸钠。在1500C时失去结晶水。再热则熔化为硫化钠与硫酸钠的混合物。比水合物氧化缓慢得多,在干燥空气中无变化。

化学性质不够稳定,亚硫酸钠可通过二氧化硫通入氢氧化钠溶液中制得,当二氧化硫过量时,则生成亚硫酸氢钠

质量标准: 工业级:国家标准 GB/T 9005-88;亚硫酸钠纯度:90%93%,水不溶物≤0.05%,游离碱≤3%,重金属(Pb)≤1.0%,铁(Fe)≤0.02%,即工业三级以上产品。

本品不易燃,具刺激性,低毒性,加热易分解。

溶解度:

用途:主要作为食品工业中干果和肉类的抗氧化剂、防腐剂;印染工业中的脱氧剂、漂白剂;皮革工业的蒸煮剂、软化剂;造纸工业用作木质素脱除;以及用作还原性的化学试剂等。

三.  生产过程

在双碱法生产装置都不变的前提下,将原来的石灰池用作沉淀池,以便继续沉淀烟尘、飞灰等,而将部分循环液引出(5~8%),进入活性炭脱色釜脱色和吸附杂质,过滤后将清液打入蒸发塔中,循环浓缩,而后降温结晶,分离,烘干,包装后为成品出售。母液回到系统中去,继续使用。蒸发塔上部流出的蒸发液为冷凝水,较为纯净,可回到系统中去,也可用作其它用途。生产中使用的蒸汽,变为冷凝水后,回到水处理中心,脱氧后可以直接进锅炉使用。

工艺流程如下:

此技术无污染,无废物排放,既解决了生产中的堵塞问题,稳定了生产,还增添了一个新产品,增加了经济效益。

四.  控制要点

生产操作主要控制一下几个步骤:

1.    尽可能地采用负压操作,且压力越低越好;

2.    脱色亦采用负压操作,温度控制在65~700C左右;

3.    采用高效节能,无堵塞的蒸发塔,蒸发温度控制在63~680C左右;

4.    采用强还原剂——硫代理酸钠,使硫酸钠还原,既稳定了产品的品质,又提高了产量;

5.   

五.  消耗

计算基准按230KW空冷式发电机组为准,应配具有10440吨锅炉。

主要消耗包括:水、电、汽和人工费等。

    假设循环水进口为250C,换热后出口为350C

假设脱硫液的循环量为2000m3/h,温度为600C,按7%的循环量进行蒸发处理,蒸发温度为680C,结晶时的温度控制在280C,假设蒸发浓缩85%作为蒸汽排出。

1.    水升温所需热量

Q1=2000x0.07x0.85x1000x1x(68-60)=952000kcal

水气化所需热

Q2=2000x0.07x0.85x1000x558.5=66461500kcal

总热量Q=66461500+952000=67413500 kcal

假设引入本系统的蒸汽为0.5MPa的饱和蒸汽(1680C),出蒸发塔冷凝水温度为900C

  67413500=Mx[545.2+(168-90)]x1000

    M=108 /h

自产发电后的蒸汽按100/吨计  

100x108=10800/h

2.    假设循环水的单价为0.3/m3

       a. 浓缩液所需冷却水

        因亚硫酸钠的溶解度随温度变化不大,故此冷却水可用省去。

b. 蒸发汽所需冷却水

66461500=W2x1x(35-25)x1000

W2=6646m3/h

0.3x6646=1994   /h

3.    总装机容量为200KW/h,功率因素按85%计,电价按0.65/度计(自备电)。

  0.65x200x0.85=111  /h

4.耗材

a.耗碱  假设10440吨锅炉每小时用煤500吨,煤的含硫量为0.8%,脱硫效率为90%

假设有25%的亚硫酸钠转化为亚硫酸氢钠

  0.008x500x1000x0.9x(2x40/32)x(1-0.25)

=6750  kg/h

折合  6750x1300/1000=8775/h

b.耗硫代硫酸钠  可用次品硫代硫酸钠(硫代硫酸铵),价格按400/吨,每小时按添加300kg

  0.3x400=120  /h

5.人工费

按每班7人,43运行,维修人员2人,管理人员2人,人均工资2500

则(2500x32/(30x24)= 91 /h

总计:10800+111+8775+120+111=20007  /h

年总费用: 20007x8000=160056000

六.  销售收入

假设亚硫酸钠的售价(当前价)2800/

a.     烟气中应产产量收入:

(6750x8000x1.575)x2800/1000=238140000

b.     加入硫代硫酸钠应产产量收入:

         0.3x8000x2100x126/158=4019240

合计:238140000 +4019240=242159240

七.  固定资产投入

    如前所述,即生产符合国家要求的合格产品。

  其主要投资有:设备费    420

                管材费    90

土建费    85

                安装费    35

合计:    630

建设周期8个月,流动资金60万元,银行利息0.85%

共计737万元。

八.  效益

年效益:242159240-160056000=82103240

预计:737/8210=0.09年即可收回成本。

由此可以看出:能够达到满负荷生产时,此项目经济效益还是较好的,技术性还是可行的,预计1个月可收回投资成本。

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