濕法煙氣除塵脫硫技術(shù)的立窯應(yīng)用

宋 濤

(淮北礦業(yè)集團(tuán) 工程建設(shè)公司,安徽 淮北 235000）

0 引言

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，也是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤為主要能源的國家之一。我國排放的二氧化硫90%來自于燃煤，位居世界第一。二氧化硫排放會造成酸雨，對人及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，因此削減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染、保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是目前及未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)我國環(huán)境保護(hù)的重要課題之一。

伴隨經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，企業(yè)逐漸認(rèn)識到立窯燃煤產(chǎn)生的含有硫氧化物和粉塵等有害物質(zhì)的煙氣引起的環(huán)境污染更加嚴(yán)重，采用濕法煙氣除塵脫硫技術(shù)是企業(yè)持續(xù)和健康發(fā)展必須重視的問題。

1 出窯煙氣分析

以年產(chǎn)2萬噸的立窯為例，煙氣量是12800m3/h。設(shè)備耐壓為-550Pa。煙氣溫度在 100℃～150℃。 廢氣成份含有 CO2、CO、O2、N2、SO2、NOX、H2O等。含塵濃度是8g/m3。粉塵的顆粒徑分布：≥20μm的顆粒占69.7%，小于 20μm≥d≥5μm 的顆粒占 20.1%，≤5μm 的顆粒占 10.2%。 粉塵的密度：真密度 2.47g/cm3，堆積密度 1.53g/cm3，煙氣適度在 12%～16%。

煙氣脫硫的基本原理是酸堿中和反應(yīng)。煙氣中的二氧化硫是酸性物質(zhì)，通過與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鹽或硫酸鹽，從而將煙氣中的二氧化硫脫除。煙氣除塵脫硫的目標(biāo)是煙氣的含塵濃度是小于200mg/m3，SO2的排放濃度小于900mg/m3，煙氣排放黑度低于林格曼黑度1級。

2 工藝技術(shù)方案

2.1 工藝技術(shù)方案選擇

目前，世界上立窯燃煤的煙氣除塵脫硫工藝多重多樣，有技術(shù)較為成熟已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的水平，有的尚處于研究實(shí)驗(yàn)階段。目前，應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硫工藝主要有6種，見表1：

表1 脫硫工藝比較

從表中可以看出，石灰石-石膏工藝市場占有率高，技術(shù)最為成熟，系統(tǒng)可靠性高，脫硫效率高，吸收劑來源廣泛，適用于各種煤炭，尤其是煙氣處理需求量大的情況；噴霧干燥工藝和煙氣循環(huán)硫化床工藝都需要使用高活性的石灰，而且對于煤炭的種類有限制；電子束工藝尚不能廣泛應(yīng)用，安全系數(shù)低；氨水洗滌脫硫工藝系統(tǒng)復(fù)雜，投資較高。石灰+鈉堿脫硫工藝脫硫率高，吸收劑易獲取，成本低，運(yùn)行維護(hù)工作量小，適用于處理小排放煙氣的情況。

2.2 工藝特點(diǎn)

石灰+鈉堿脫硫工藝是先用鈉堿性吸收液對煙氣進(jìn)行脫硫，然后再用石灰粉再生脫硫液，由于整個(gè)反應(yīng)過程是液氣相間進(jìn)行，避免了系統(tǒng)結(jié)垢問題，而且吸收速率高，液氣比低，吸收液利用率高，投資成本和運(yùn)行成本低。

1）用燒堿（純堿）脫硫，脫硫液中主要是燒堿（純堿）水溶液，再循環(huán)過程中對水泵、管道、設(shè)備沖刷緩解腐蝕和堵塞，便于設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)。

2）鈉堿性吸收液對于SO2反應(yīng)速度快，液氣比較低，能達(dá)到較高的脫硫效率，一般在95%以上。

3）脫硫液再生及脫硫沉淀均發(fā)生在塔體里，避免了循環(huán)系統(tǒng)的堵塞，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低了運(yùn)行成本。

4）以空塔噴淋為脫硫塔結(jié)構(gòu)，運(yùn)行可靠性高，事故發(fā)生率低，塔內(nèi)阻力小，一般不超過600Pa。

2.3 工藝流程

煙氣從窯頂排出，經(jīng)煙道、重力沉降室沉降以后，由風(fēng)機(jī)輸送煙氣至脫硫塔底部進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)布置三層12只噴嘴，噴出細(xì)微液滴霧化均布于脫硫塔內(nèi)，使煙氣與霧化脫硫液進(jìn)行充分液氣混合接觸，煙氣中的SO2被脫硫液充分吸收，反應(yīng)，達(dá)到脫除SO2的目的。脫硫后的煙氣經(jīng)塔頂風(fēng)道進(jìn)入除霧脫水干燥室干燥后，經(jīng)風(fēng)機(jī)輸送至煙囪排出。脫硫液除去SO2以后，經(jīng)塔底管道流入沉淀池，在沉淀池中把粉塵沉淀下來，清液經(jīng)上部溢流進(jìn)一級反應(yīng)再生池，再池里與石灰乳液制備池引來的石灰乳液進(jìn)行反應(yīng)，再生液流進(jìn)加入純堿溶液的二級反應(yīng)再生池反應(yīng)后，由水泵打入脫硫塔頂部的脫硫液槽循環(huán)使用。除塵系統(tǒng)工藝流程圖，見圖1：

圖1

2.4 工藝優(yōu)勢

煙氣從窯頂排出，經(jīng)煙道、重力沉降室輸送至脫硫塔底部進(jìn)入脫硫塔。以空塔噴淋為脫硫塔結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)風(fēng)速小于3m/s，塔內(nèi)壓力降小于600Pa，集中了除塵，脫硫，排煙氣于一體，脫硫后的煙氣從塔頂經(jīng)風(fēng)道輸送至除霧脫水干燥室干燥，然后由風(fēng)機(jī)輸送至煙囪排出，整個(gè)系統(tǒng)處于負(fù)壓工作環(huán)境，安全系數(shù)高。脫硫塔制作完畢噴砂處理后，環(huán)氧樹脂防腐6遍，塔內(nèi)主要部件噴嘴和管道，使用不銹鋼材質(zhì)。

脫硫塔采用噴霧試空塔噴淋結(jié)構(gòu)，具有高效、節(jié)能、低成本的優(yōu)點(diǎn)，塔中的霧化脫硫液吸收了SO2和粉塵后，消耗了NaOH生成Na2SO3，進(jìn)入沉淀池沉淀后，進(jìn)入一級反應(yīng)再生池與Ca2（OH）2反應(yīng)，再生出鈉離子，進(jìn)入二級反應(yīng)再生池后補(bǔ)入Na2CO3，由水泵打入脫硫塔頂部的脫硫液槽循環(huán)使用。

重力沉降室收集的粉塵，可以作為半成品原材料的輔料使用，以?2m，10m的立窯為例，每年可回收粉塵近500噸，有很高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

脫硫最終產(chǎn)物是石膏漿，具體為亞硫酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣和粉塵。由水泥漿泵從沉淀池中排出，自然蒸發(fā)晾干后堆積處理。

脫硫液加入石灰再生，杜絕了二次污染。

3 煙氣排放分析

經(jīng)石灰+鈉堿脫硫工藝洗滌凈化后的煙氣進(jìn)入除霧脫水干燥室干燥后，排出時(shí)溫度降至露點(diǎn)以下，通常30～50℃，含水率低，易于煙囪排放。

通過對立窯燃煤煙氣的凈化，最終排放到空氣中的污染物濃度能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 經(jīng)濟(jì)效益

工程費(fèi)用一次性投資6萬元，運(yùn)行成本低，每年回收粉塵500噸左右，減少SO2排放3噸以上，以每噸SO2排放將造成2萬元的綜合經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算，每年減少6萬元的綜合經(jīng)濟(jì)損失，企業(yè)效益顯著提高。

5 結(jié)論

根據(jù)國家環(huán)保要求“達(dá)標(biāo)排放”“總量控制”的環(huán)保原則，立窯濕法煙氣除塵脫硫技術(shù)-石灰+鈉堿脫硫工藝的應(yīng)用，通過工程實(shí)例證明，其系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，除塵脫硫效果好，運(yùn)行費(fèi)用低，有較好的可操作性，使立窯生產(chǎn)完全達(dá)到國家環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)推廣應(yīng)用，能夠有效地改變周邊環(huán)境，必將有利于我國的能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。

[1]李守信,紀(jì)利國,等.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝原理[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2002.

[2]蔣仲安.濕式除塵機(jī)理的研究與應(yīng)用[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，1994.

[3]吳開源.雙堿法煙氣脫硫工藝在火電廠的應(yīng)用[J].上海電力,2006,19(5):494-495.

[4]張文俊，楊存金，鄧九蘭，等.幾種煙氣脫硫劑的脫硫性能試驗(yàn)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，1999(6).