焦爐煙氣濕法脫硫的若干問題探討

史正茂

(河南鑫磊能源有限公司 ， 河南 安陽　455141)

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焦爐煙氣濕法脫硫的若干問題探討

史正茂

(河南鑫磊能源有限公司 ， 河南 安陽455141)

隨著對大氣污染治理的日益重視，焦爐煙氣脫硫工藝開始得到廣泛的應用，本文重點論述了幾種濕法脫硫工藝的優(yōu)劣及原理，并結(jié)合現(xiàn)有濕法脫硫工藝在焦化行業(yè)的實際應用情況，對存在的若干問題進行了探討。

焦爐煙氣 ； 濕法脫硫 ； 問題探討

0　引言

在“十二五”期間，伴隨人口、經(jīng)濟和能源的增長，我國二氧化硫排放量仍然面臨增長的趨勢，雖然2015年的排放量比2010年減少10%(二氧化硫排放總量為2 070萬t)，但二氧化硫排放總量仍居世界第一位，還是面臨減排的巨大壓力[1]。因此，我國相繼出臺一系列環(huán)保政策法規(guī)，加大二氧化硫減排量。

根據(jù)《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB 16171-2012)要求，自2015年1月1日起，現(xiàn)行企業(yè)執(zhí)行新規(guī)定的大氣污染物排放限值，新標準限值焦爐煙氣中二氧化硫排放要達到50 mg/Nm3，氮氧化物排放要達到500 mg/Nm3，而之前焦化企業(yè)焦爐煙氣排放限值中二氧化硫為100 mg/Nm3，氮氧化物800 mg/Nm3。 在現(xiàn)有焦爐煤氣生產(chǎn)工藝過程中設置有煤氣脫硫設施，結(jié)合焦爐結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)特性，所以焦爐煙氣的主要污染物指標的減排還得在焦爐煙氣末端治理方面，因此，為達到焦爐煙氣污染物的排放限值要求必須采取焦爐煙氣脫硫工藝，以滿足國家新排放標準的要求。

針對焦爐煙氣的特點，焦爐煙氣脫硫一般可分為濕法、干法和半干法三類。其中干法和半干法脫硫普遍存在脫硫效率低，反應速度較慢，設備龐大等缺點，無法滿足焦化廠對煙氣二氧化硫達標排放的要求。在此我們主要對比幾種濕法脫硫的優(yōu)缺點，來對優(yōu)缺點中的若干問題進行探討。通過探討提出解決焦爐煙氣脫硫生產(chǎn)工藝過程中對應的解決方法，使焦爐煙氣脫硫工藝投運后，系統(tǒng)運行良好，有效地降低排放煙氣中二氧化硫濃度(<50 mg/Nm3)。節(jié)省可觀的排污費，取得顯著的環(huán)境、社會及經(jīng)濟效益。

1　焦爐煙氣濕法脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

濕法脫硫技術(shù)應用約占整個工業(yè)化脫硫裝置的85%，其具有反應速度快、吸收劑利用率高、脫硫效率高等特點，但存在腐蝕，設備較復雜等問題[2]。

目前，濕法脫硫技術(shù)有石灰石/石灰法、鈉堿法、雙堿法等。傳統(tǒng)的石灰石/石灰法采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成亞硫酸鈣、硫酸鈣，極易在脫硫塔及管道內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，同時鈣基脫硫劑脫硫速率較低，需要較大循環(huán)液噴淋量，提高液氣比以確保脫硫效果，從而導致能耗較高。為緩解這些問題，鈉堿法、雙堿法等濕式脫硫技術(shù)應用而生。

2　脫硫工藝方法的對比

2.1濕法脫硫主要工藝原理

目前煙囪廢氣濕法脫硫的主要工藝有：鈉堿法、雙堿法，脫硫效率均能達到90%左右。檸檬酸法由于只能吸收低濃度的二氧化硫而推廣面很小。

2.1.1鈉堿法

用液堿循環(huán)洗滌吸收廢氣中的二氧化硫，反應原理為：

工藝流程示意圖見圖1。

圖1　鈉堿法脫硫工藝示意圖

2.1.2雙堿法

雙堿法綜合了鈉堿法與石灰石法二者的優(yōu)點，同時回避了石灰石法容易結(jié)垢的劣勢，其基本原理是先用鈉堿作為吸收劑吸收廢氣中的二氧化硫，吸收后的NaHSO3、Na2SO3進入再生沉淀池與CaOH漿液進行離子交換，利用CaSO3較低的溶解度除去硫元素，再生后的NaOH溶液循環(huán)使用。主要反應

原理如下：

吸收反應：

該過程中由于使用鈉堿作為吸收液，因此吸收系統(tǒng)中不會生成沉淀物。

再生過程：

Na2SO3+CaSO3·2H2O

再生后所得的NaOH液送回吸收系統(tǒng)使用，所得半水亞硫酸鈣可經(jīng)氧化生成石膏(CaSO4·2H2O)。

其工藝流程示意圖見圖2。

2.2濕法脫硫方法的比較

濕法脫硫方法的優(yōu)劣勢比較見表1。

圖2　雙堿法脫硫工藝示意圖

硫元素來源優(yōu)勢主要存在問題鈉堿法設備與工藝流程簡單、動力消耗最低,系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好①對廢氣中的顆粒物控制效果差;②定期置換出的脫硫循環(huán)液處理困難;③副產(chǎn)Na2SO3利用價值不大,處置困難;④脫硫劑消耗成本高造成整體運行成本最高石灰石/石灰法設備與工藝流程簡單、動力消耗低,系統(tǒng)運行穩(wěn)定性低于鈉堿法①對廢氣中的顆粒物控制效果差;②定期置換出的脫硫循環(huán)液處理困難;③副產(chǎn)CaSO3利用價值不大,處置困難;④設備容易結(jié)垢、磨損,影響運行穩(wěn)定性雙堿法兼具鈉堿法不堵塔、運行穩(wěn)定的優(yōu)勢與石灰法脫硫劑消耗成本低的優(yōu)勢①動力消耗略高;②副產(chǎn)CaSO3利用價值不大,處置困難

2.3存在共性問題及其分析

2.3.1存在問題

循環(huán)脫硫液對顆粒物控制效果較差，若脫硫液置換量不足、質(zhì)量下降會造成顆粒物升高。

脫硫循環(huán)液中的鹽類和富集的有機煙塵過多會造成處理后顆粒物超標。由于各個企業(yè)配置脫硫液的水質(zhì)不一樣，其指標差異較大。以某企業(yè)為例：鈉堿法脫硫，配置脫硫液采用地表水以及部分提鹽后的蒸汽冷凝水，具體污染物指標見表2。

表2　脫硫循環(huán)液的主要污染物指標

其中氨氮與COD來自于爐體竄漏和提鹽冷凝水。結(jié)晶物來自于鈉堿與脫硫反應后的鈉鹽，結(jié)晶物含量的高低是直接影響脫硫后顆粒物指標的主要原因。此外，還存在的一個不穩(wěn)定因素是有機煙塵的發(fā)生量。有機煙塵來源于爐體竄漏與燃燒不完全的煤氣，若在脫硫液中任其富集，也會影響到顆粒物指標。定期置換脫硫液也是防止有機煙塵與結(jié)晶物在脫硫液中富集的技術(shù)措施之一。

2.3.2脫硫循環(huán)液處理

置換出來的脫硫循環(huán)液不易處理，要降低脫硫后廢氣中的顆粒物含量，就要保持脫硫液較低的鹽含量與有機煙塵含量。常規(guī)的做法是配置新的脫硫液予以置換，但置換出來的水不能直接外排，處理難度較大。如：年產(chǎn)100萬t焦化廠，煙氣脫硫置換水總量一般要達到50 t才能確保顆粒物指標達到30 mg/L以下。

2.3.3副產(chǎn)物不易處理

無論是副產(chǎn)的Na2SO3、Na2SO4、CaSO3、CaSO4均面臨價值不高，不易處理的問題。相對于鈉鹽，CaSO3經(jīng)過氧化生成的CaSO4屬于石膏的成分，本可以摻入水泥原料予以消化。但由于其水分大、易結(jié)塊等缺陷影響水泥配料的均勻性，也在一定程度上制約著副產(chǎn)物的最終無害化處置。

3　改進措施與建議

①增加脫硫液循環(huán)過濾裝置改善脫硫液質(zhì)量：采用焦炭過濾器等過濾裝置將循環(huán)脫硫液中的有機煙塵和大顆粒結(jié)晶物除掉，過濾出來的廢渣可作為廢棄物配煤煉焦予以無害化處理。此種方式濾除雜質(zhì)代替以置換水的方式排出雜質(zhì)，減少脫硫廢水的產(chǎn)生量約80%，減輕廢水處理壓力。②采用專用顆粒物控制裝置：降低脫硫后氣體的霧沫夾帶，有效控制顆粒物被霧沫夾帶出系統(tǒng)造成顆粒物超標。目前濕法靜電除塵技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，該技術(shù)對脫硫后顆粒物的去除率可達90%以上，完全可以滿足30 mg/L以下的標準要求。③深入研究置換出的脫硫液處理技術(shù)：從成分上分析，置換出的脫硫液與酚氰污水處理的要求較為接近。在減少脫硫液排出總量的前提下可嘗試均勻配入酚氰污水處理系統(tǒng)予以處理或摻入煤中回爐處置。目前一些企業(yè)將其引入煤氣脫硫副鹽提取裝置進行處理，單由于此方式成本較高且提取的副鹽價值低，推廣前景預期不好。④副產(chǎn)物處置：固體副產(chǎn)品需要研究進一步的處置技術(shù)。如建立專用的干燥裝置，干燥后予以粉碎再配入水泥原料當中。

4　效果

通過多種技術(shù)措施綜合運用，焦爐廢氣脫硫及其密切相關(guān)的顆粒物控制完全可以做到達標排放，同時實現(xiàn)脫硫廢水的控制與無害化處理。表3是配置了濕法靜電除塵的某焦化廠(100萬t/a)廢氣脫硫的主要控制指標。

表3　脫硫后主要指標控制情況(石灰石法)

5　結(jié)語

當今焦爐煙道廢氣脫硫技術(shù)保障達標排放已經(jīng)不是問題，不同的是各個企業(yè)的運行效率與成本差異很大，這表示該項環(huán)保裝置仍在不斷完善之中。相信通過各個企業(yè)與科研院所的不斷優(yōu)化，脫硫技術(shù)會得到進一步地完善，最終實現(xiàn)焦爐煙氣SO2排放限值能夠滿足環(huán)保要求，為焦化企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、節(jié)能減排，節(jié)省可觀的SO2排污費用，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]韓國剛,曲富國,戴文楠,等.中國2015年SO2排放總量宏觀控制目標研究[J].電力科技與環(huán)保,2010,26(2):1-4.

[2]高慧,王敏.煙氣脫硫脫硝技術(shù)綜述[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2009，32(12)；158-161.

2016-05-30

史正茂(1967-)，男，工程師，從事焦化技術(shù)管理工作，電話：13939995548。

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