造紙白泥脫硫技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用

林偉民 呂躍東 廣西東糖投資有限公司 廣西 南寧 （530022）

白泥是制漿造紙企業(yè)在堿回收過程中產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分是CaCO3。目前，我國制漿造紙企業(yè)的白泥處置絕大多數(shù)都是拉去填埋，一方面占用了土地資源，另一方面填埋所花費(fèi)的成本費(fèi)用較高。

橫縣東糖糖業(yè)有限公司紙業(yè)分公司（以下簡稱“橫縣東糖紙業(yè)”）在2009年擴(kuò)建二期6.8萬噸漂白蔗渣漿技改項(xiàng)目時(shí)配套75噸鍋爐上馬了一套白泥脫硫系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2010年6月投入運(yùn)行至今已有四年時(shí)間，使用一直比較正常，脫硫效率較高，鍋爐煙氣經(jīng)脫硫系統(tǒng)處理后符合國家環(huán)保的排放要求?，F(xiàn)將橫縣東糖紙業(yè)白泥脫硫的使用情況介紹如下：

1 白泥脫硫工藝流程介紹

橫縣東糖紙業(yè)白泥脫硫主要由煙氣系統(tǒng)、吸收及氧化系統(tǒng)、白泥漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等組成。其工藝流程如圖1所示：

圖1 鍋爐煙氣脫硫工藝流程圖

1.1 煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)包括煙氣引風(fēng)機(jī)、煙氣擋板門、旁路擋板門等。該系統(tǒng)的作用是將電除塵之后的鍋爐煙氣經(jīng)煙氣引風(fēng)機(jī)引入吸收塔進(jìn)行脫硫處理，經(jīng)脫硫后的煙氣引到煙囪排放。

1.2 吸收及氧化系統(tǒng)

吸收及氧化系統(tǒng)是煙氣脫硫的核心，該系統(tǒng)主要包括吸收塔、除霧器、漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)等設(shè)備。在吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2被吸收漿液洗滌并與漿液中的CaCO3發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的亞硫酸鈣在吸收塔底部的循環(huán)漿池內(nèi)被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣強(qiáng)制氧化，最終生成石膏，石膏漿液由泵送入石膏處理系統(tǒng)脫水。煙氣經(jīng)過煙道上的二級(jí)除霧器除去脫硫后煙氣夾帶的細(xì)小液滴，使煙氣在含霧量低于75mg/Nm3（標(biāo)準(zhǔn)立方）后從頂部離開吸收塔。

1.3 白泥漿液制備系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括白泥沖渣池、白泥漿液制備桶、白泥漿液泵等。堿回收車間的白泥由運(yùn)輸車運(yùn)至白泥沖渣池，開啟白泥漿液泵進(jìn)行沖渣，配成的白泥漿液自流到白泥漿液制備桶內(nèi)儲(chǔ)存，根據(jù)脫硫需要由白泥漿液泵送入吸收塔參與脫硫反應(yīng)。

1.4 石膏脫水系統(tǒng)

石膏脫水系統(tǒng)包括事故池、石膏漿液泵、水力旋流器、石膏脫水機(jī)等。在吸收塔漿液池中石膏不斷產(chǎn)生，為了使?jié){液密度保持在工藝指標(biāo)規(guī)定范圍內(nèi)，需將石膏漿液（18%～22%固體含量）從吸收塔底的排放閥排入事故池，石膏漿液通過石膏漿液泵送至水力旋流器進(jìn)行石膏一級(jí)脫水，使水力旋流器底流石膏固體含量50%左右，底流直接送至石膏真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)一步脫水至含水10%以下，然后用車將石膏運(yùn)送到石膏庫。

1.5 工藝水系統(tǒng)

本系統(tǒng)包括工藝水池和工藝水泵。其作用是提供除霧器沖洗用水、吸收塔補(bǔ)充水和氧化空氣冷卻用水等。

2 白泥脫硫機(jī)理

2.1 白泥的化學(xué)成分

白泥的主要成分是碳酸鈣，其化學(xué)成份分析情況見表1：

表1 國內(nèi)部分制漿造紙企業(yè)白泥化學(xué)成份分析結(jié)果

2.2 脫硫反應(yīng)機(jī)理

白泥脫硫的化學(xué)反應(yīng)分以下三步完成：

第一步：在脫硫吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2首先被漿液中的水吸收，形成亞硫酸，并部分離解：

第二步：與吸收塔漿液中的CaCO3細(xì)顆粒反應(yīng)生成CaSO3·1/2 H2O細(xì)顆粒：

第三步：CaSO3·1/2 H2O被鼓入的空氣中的氧氣氧化，最終生成石膏CaSO4·2H2O

上述反應(yīng)中第一步很關(guān)鍵，根據(jù)SO2的化學(xué)特性，SO2在水中能發(fā)生離解反應(yīng)，易于被水吸收，只要有足夠的水，就能將煙氣中絕大部分SO2吸收下來。但隨著漿液中HSO3-和SO32-離子數(shù)量的增加，第一步的反應(yīng)式會(huì)向逆方向移動(dòng)，漿液的吸收能力不斷下降，直至完全消失。因此要保證系統(tǒng)良好的吸收效率，不僅要有充分的漿液量和充分的氣液接觸面積，還要保證漿液的充分新鮮。上述反應(yīng)中第二和三步其實(shí)是更深一步的反應(yīng)過程，目的就是不斷地去掉漿液中的H SO3-和SO32-離子，以保持漿液有充分的吸收能力，以推動(dòng)第一步反應(yīng)持續(xù)向右進(jìn)行。

3 操作控制要點(diǎn)

橫縣東糖紙業(yè)經(jīng)過四年的應(yīng)用和實(shí)踐，對(duì)白泥脫硫的操作控制總結(jié)出以下幾方面的經(jīng)驗(yàn)：

3.1 吸收塔漿液池pH值控制

吸收塔漿液池中的pH值控制很重要，低pH吸收液對(duì)SO2吸收能力較差，高pH值吸收液雖然對(duì)SO2吸收能力較強(qiáng)，但是對(duì)CO2也有較強(qiáng)的吸收能力，由于煙氣中含有大量的CO2，用所制備的白泥脫硫劑溶液洗滌氣體時(shí)，CO2與白泥脫硫劑的反應(yīng)導(dǎo)致了吸收液用量增加。此外，高pH會(huì)增加脫硫產(chǎn)物亞硫酸鈣、硫酸鈣的過飽和度，產(chǎn)生結(jié)垢問題。經(jīng)實(shí)踐證明，最佳的pH值應(yīng)控制在5.5～6.5的范圍內(nèi)。在實(shí)際操作中，穩(wěn)定吸收塔漿液池中的pH值是通過注入白泥漿液來進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。本公司脫硫系統(tǒng)配置有一套PLC控制系統(tǒng)，操作人員可在控制室內(nèi)通過LCD及鍵盤和鼠標(biāo)對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制操作。當(dāng)pH值下降到設(shè)定值以下，系統(tǒng)將會(huì)及時(shí)補(bǔ)充白泥漿液，確保pH值控制在5.5～6.5之間，滿足煙氣脫硫的正常運(yùn)行。

3.2 漿液密度控制

吸收塔內(nèi)漿液的密度應(yīng)控制在1100～200 g/L之間，過低會(huì)導(dǎo)致漿液內(nèi)石膏結(jié)晶困難及皮帶機(jī)脫水困難，過高則會(huì)使系統(tǒng)磨損增大，另外容易結(jié)塊，影響循環(huán)泵的正常運(yùn)行。為了使?jié){液密度控制在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，運(yùn)行過程中需不斷將石膏漿液定期排放到事故池，通過石膏漿液泵送至石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行回收處理，保持吸收塔內(nèi)漿液密度。石膏是脫硫漿液與SO2反應(yīng)后形成的硫酸鈣混合物，要保證石膏的品質(zhì)，需在吸收塔底部鼓入空氣對(duì)脫硫中間產(chǎn)物亞硫酸鈣進(jìn)行強(qiáng)制氧化。氧化風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可通過PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，也可人工手動(dòng)進(jìn)行控制。

4 白泥脫硫的使用效果

橫縣東糖紙業(yè)的白泥脫硫系統(tǒng)于2010年6月投入運(yùn)行，至今使用一直比較正常。2011年5月和2012年10月廣西區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站分別兩次對(duì)該脫硫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，其脫硫效率都在95%以上，具體監(jiān)測數(shù)據(jù)詳見表2：

表2 橫縣東糖紙業(yè)6.8萬噸漂白蔗渣漿項(xiàng)目環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測情況

另外，從煙氣在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)來看，脫硫塔出口煙氣的二氧化硫濃度絕大多數(shù)都在200mg/Nm3以下,有少部分在200-300mg/Nm3之間。

國家環(huán)保部2011年7月29日發(fā)布的G B 13223-2011“火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定位于廣西區(qū)的現(xiàn)有鍋爐二氧化硫排放濃度為400mg/Nm3。上述監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，橫縣東糖紙業(yè)的白泥脫硫系統(tǒng)使用效果良好，經(jīng)該系統(tǒng)處理后的鍋爐煙氣符合國家環(huán)保部規(guī)定的達(dá)標(biāo)排放要求。

5 建議及展望

從橫縣東糖紙業(yè)四年來的應(yīng)用實(shí)踐證明，白泥脫硫在技術(shù)上是可行的，不僅脫硫效率高，而且操作控制容易。國家提倡廢物綜合利用，白泥脫硫是一個(gè)以廢治廢的典型例子。在經(jīng)濟(jì)性方面，利用白泥脫硫一方面可減少白泥填埋的成本，另一方面用白泥代替其它脫硫劑，不需再花費(fèi)采購脫硫劑的費(fèi)用。本文重點(diǎn)介紹白泥脫硫的技術(shù)，關(guān)于白泥脫硫的經(jīng)濟(jì)性待下一步再作詳細(xì)的分析討論。為有利于開展白泥的綜合利用，在此提出以下兩點(diǎn)建議：

（1）近幾年來由于受國際經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響，我國制漿造紙行業(yè)不景氣，在這樣的情況下，企業(yè)投資建設(shè)白泥脫硫系統(tǒng)有一定的困難。白泥脫硫?qū)儆谫Y源綜合利用，希望政府對(duì)白泥脫硫能給予一定的政策和資金扶持，促進(jìn)和推動(dòng)制漿造紙企業(yè)開發(fā)白泥的利用。

（2）火電廠目前基本是采用石灰石脫硫，大量開采石灰石,消耗了石灰石資源，建議制漿造紙企業(yè)與電廠合作，互惠互利，推廣白泥脫硫，解決白泥出路問題，節(jié)省石灰石資源，對(duì)企業(yè)雙方都是一個(gè)比較好的選擇。