氨堿廢渣用于我廠鍋爐煙氣脫硫

羅聯(lián)村

（中石化南京化學工業(yè)有限公司連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

煤炭占我國能源消費的七成之多，超過85%的煤炭直接用于燃燒，大量燃煤導致SO2排放量居高不下，嚴重污染了大氣環(huán)境。而氨堿法純堿生產過程中產生大量的白泥，按純堿產量120萬t／a計算，副產白泥30萬t／a，如此大量的白泥長期得不到合理的處理和利用，占據了大量寶貴的土地資源，堆存帶來嚴重的環(huán)境污染。在鍋爐廠煙氣脫硫系統(tǒng)中將其用作脫硫劑，既能實現(xiàn)白泥的就近利用，降低脫硫成本，又可解決廢渣堆放所帶來的占用土地等問題，達到以廢治廢的目的。

1 項目概況

連云港堿廠現(xiàn)有3臺150t／h和1臺130t／h煤粉鍋爐，鍋爐全部配套布袋除塵器，除塵效率高達99.5%，煙塵穩(wěn)定達標排放，但二氧化硫未實現(xiàn)控制目標，因此煙氣二氧化硫減排工作成為了連云港堿廠環(huán)保的主要任務之一。

濕法脫硫仍是世界上應用最多的煙氣脫硫技術，約占世界市場的80%。同時，國內大部分鍋爐脫硫設施采用的是石灰石／石灰－石膏法。然而，濕法脫硫存在投資高、運行費用高等不足，這就使得煙氣脫硫成為國內企業(yè)不得不面對的一個沉重負擔，也是政府環(huán)保政策落實面對的一個難點。2007年，經廣東南方堿業(yè)股份有限公司設計安裝一套白泥—石膏法煙氣脫硫裝置，進行專項試驗和研究，并先后在沙角C電廠、羅定電廠等大型電力機組投入運行，運行情況表明：白泥脫硫技術，對電廠和堿廠不僅具有很好的經濟效益，更符合國家循環(huán)經濟、可持續(xù)性發(fā)展的產業(yè)政策。2013年，連云港堿廠引進廣東南方堿業(yè)股份有限公司白泥脫硫技術，在連云港堿廠鍋爐煙氣脫硫裝置中應用，于2014年9月一次投料試車成功，各項參數(shù)均符合設計要求。

2 白泥—石膏法脫硫原理及流程

2.1 白泥特性分析

氨堿廠白泥是以含鈣鹽為主要組分的廢渣，主要有CaCO3、CaCl2和CaSO4等。從化學成分分析結果來看，白泥中CaCO3含量最高，MgO、Al2O3、Fe2O3其次，還含有少量K2O。從白泥漿液的pH值測定可知，白泥的pH值一般為10～11.5，屬高堿性物質。此外，白泥顆粒非常細小，其中，65%以上（體積分數(shù)）的白泥粒徑≤10μm，95%以上的白泥粒徑≤25μm。由于白泥的粒度細，比表面積大，具有膠體性質，因此，其粉體顆粒沉降速度慢。

表1 白泥主要成分特性表

2.2 工藝原理

白泥—石膏法其工藝原理與石灰石—石膏法工藝原理相似，由于白泥的物理特性和化學組成，對于脫硫反應的進行是有利的，可以保證白泥脫硫工藝的高脫硫率。

白泥—石膏法主要反應如下：

SO2＋H2O＝H2SO3

CaCO3＋H2SO3＝CaSO3＋CO2＋H2O

Ca（OH）2＋SO2＝CaSO3＋H2O

2CaSO3＋ O2＝2CaSO4

CaSO4＋2H2O＝CaSO4·2H2O

2.3 工藝流程

連云港堿廠煙氣脫硫裝置采用2爐1塔設計，鍋爐出來的煙氣經過布袋除塵后，1＃、2＃爐煙氣經1＃增壓風機增壓，進入1＃吸收塔；3＃、4＃爐煙氣經2＃增壓風機增壓，進入2＃吸收塔。煙氣經增壓風機增壓后進入脫硫塔噴淋層的三層噴淋洗滌，煙氣中SO2與噴淋液中的白泥漿液反應，脫硫后的煙氣經安裝在塔頂部的除霧器除去大部分水滴后進入煙囪排放，吸收塔下部設置氧化曝氣裝置，塔內同時設置攪拌器，防止?jié){液在塔內沉淀。而吸收塔中的廢液通過排出系統(tǒng)排至廢液池做下一步處理。

3 白泥—石膏法的主要優(yōu)勢

綜合考慮到連云港堿廠現(xiàn)有大量可以利用的白泥廢渣，將其用于煙氣脫硫裝置無疑是最佳選擇，其技術優(yōu)勢和經濟效益明顯。

3.1 脫硫劑來源易、成本低

連云港堿廠每年副產白泥可高達30萬t，加上歷年累積，其量之大可想而知。目前這些白泥只能堆放在渣場用于筑壩，占據了大量寶貴的土地。用白泥代替石灰石粉用于我廠熱電脫硫裝置，每年可以節(jié)省石灰石粉費用約500萬元。

3.2 脫硫效率高

白泥石膏脫硫工藝還有一個明顯的優(yōu)勢就是脫硫效率高，脫硫效率可以穩(wěn)定在95%以上，甚至達98%。

這一方面與白泥的理化性質有關。白泥是以含鈣鹽為主要組分的廢渣，完全適宜于脫硫。此外，白泥中還含有Mn、Rb、Sr等微量元素，這些元素對亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽具有催化作用。從白泥漿液的pH值測定可知，白泥屬高堿性物質，這對于脫硫反應是有利的。此外，白泥顆粒非常細小，比表面積大，具有膠體性質，因此，其粉體顆粒沉降速度慢。以上特征均對于脫硫反應的進行是有利的，可以保證白泥脫硫工藝的高脫硫率。

另一方面與白泥石膏脫硫裝置的特殊設計有關。通過吸收塔內特有的塔內件作用，使進塔煙氣在塔內整流，與噴射而下的吸收漿液發(fā)生劇烈的反應，打破傳質平衡，由“氣包液”變?yōu)椤耙喊鼩狻眰髻|。此種“二次霧化”大大提高了兩相傳質效率，從而使脫硫效率大幅提升。這種特有的塔內件在保證高脫硫率的前提下，也大大降低了能耗，使同等脫硫效率下的能耗遠低于傳統(tǒng)的吸收塔，進一步降低了液氣比。

3.3 白泥—石膏法與石灰石—石膏法對比（表2）

表2 采用兩種脫硫劑的技術對比

4 運行情況

本項目于2014年9月20日開始系統(tǒng)試運行，一次投料試車成功，并順利通過168h的滿負荷運行考核，移交給鍋爐裝置運行，目前系統(tǒng)一直穩(wěn)定運行。表3、表4可以看出，經脫硫系統(tǒng)處理后的鍋爐煙氣二氧化硫脫硫效率大于95%，且排放濃度大大小于200mg／Nm3的排放標準。

表3 1＃塔運行數(shù)據

表4 2＃塔運行數(shù)據

5 結 語

利用氨堿廠的白泥作為鍋爐煙氣脫硫的脫硫劑，既減少了堿廠的白泥處置費用，又降低了脫硫裝置運行成本，為企業(yè)自身發(fā)展尋找到了一條可持續(xù)發(fā)展之路。

［1］ 張新玲，李春虎，王文泰，等.白泥煙氣脫硫的應用［J］.能源環(huán)境保護，2008，22（3）：9

［2］ 唐夕山，厲永興，王欣，等.吉藳化纖65t／h鍋爐“以廢治廢”脫硫工藝［J］.能源研究與利用，2009，（1）：47－48