雙堿法脫硫工藝在頁(yè)巖磚廠煙氣治理中的應(yīng)用

趙長(zhǎng)軍

摘要： 采用雙堿法脫硫工藝處理唐山某頁(yè)巖磚廠隧道窯廢氣。實(shí)踐表明，廢氣排放指標(biāo)均低于《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 29620-2013）。分析了工程設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，并提出解決方案。

Abstract： The double-alkali desulphurization process was used to treat the tunnel kiln exhaust gas of a shale brick factory in Tangshan. Practice shows that exhaust emission indicators are lower than the "Emission Standard for Air Pollutants in the Brick Industry" （GB 29620-2013）. This paper analyzes the problems in engineering design， debugging and operation， and proposes solutions.

關(guān)鍵詞： 雙堿法脫硫；頁(yè)巖磚；煙氣治理

Key words： double alkali desulphurization；shale brick；gas treatment

中圖分類號(hào)：X511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）17-0123-02

0 引言

隨著老式輪窯在磚瓦行業(yè)的淘汰和新型隧道窯的快速崛起，煤矸石頁(yè)巖磚在建筑行業(yè)中的地位越發(fā)突出，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量的影響凸顯。針對(duì)磚瓦行業(yè)企業(yè)存在未按要求安裝除塵脫硫等環(huán)保設(shè)施、環(huán)保設(shè)施多數(shù)未正常運(yùn)行、大氣污染嚴(yán)重等環(huán)境違法問題，環(huán)保部2017年開展了磚瓦行業(yè)環(huán)保專項(xiàng)執(zhí)法檢查，全國(guó)共排查磚瓦企業(yè)32103家，發(fā)現(xiàn)18095家存在環(huán)境問題，占檢查企業(yè)的56%，地方環(huán)保部門對(duì)3354家企業(yè)進(jìn)行了罰款，責(zé)令限期整改7189家，停產(chǎn)整治4870家，報(bào)請(qǐng)政府關(guān)停8743家[1]。因此必須對(duì)煤矸石頁(yè)巖磚生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染加以關(guān)注和加強(qiáng)管理。

1 工程概況

唐山某頁(yè)巖磚廠是該地區(qū)重要的磚瓦生產(chǎn)企業(yè)，采用干燥與焙燒采用一次碼燒連續(xù)工藝，烘干窯熱源來自焙燒的窯余熱；隧道窯24h連續(xù)運(yùn)行，年產(chǎn)6000萬塊頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)磚。

生產(chǎn)廢氣主要來自隧道窯引燃廢氣和煤矸石自燃廢氣產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物。廢氣處理工程設(shè)計(jì)規(guī)模193114Nm3/h。隧道窯廢氣排放要求達(dá)到《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 29620-2013）中二氧化硫300mg/m3、氮氧化物200mg/m3、顆粒物30mg/m3要求[2]。

該廠隧道窯廢氣的特點(diǎn)為：①煙氣總量大，煙氣中硫含量高，約850mg/m3，且呈酸性；②受煤矸石等原材料影響，二氧化硫等污染物排放濃度變化很大。

針對(duì)以上廢氣特點(diǎn)和排放要求，通過對(duì)已投入運(yùn)行的同行業(yè)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件和驗(yàn)收資料，要達(dá)到預(yù)期的治理效果，同時(shí)兼顧技術(shù)成熟可靠性和經(jīng)濟(jì)適用性，采用雙堿法脫硫工藝處理該廠隧道窯廢氣。

工藝流程為：窯爐煙氣→引風(fēng)機(jī)→煙道→濕法脫硫塔→煙囪排放。

從窯爐引風(fēng)機(jī)出來的煙溫110℃的廢氣，廢氣經(jīng)煙道串聯(lián)進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)。廢氣垂向進(jìn)入脫硫塔，然后折向朝上運(yùn)動(dòng)，與逆向而下的脫硫漿液進(jìn)行充分接觸以脫除其中的二氧化硫，脫硫塔上部?jī)?nèi)置管束除霧器。在脫硫塔內(nèi)，煙氣中的二氧化硫被脫硫漿液洗滌并與其中的脫硫劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的CaSO3落至塔底排出泵抽出進(jìn)行處理排放，被氧化強(qiáng)制氧化生成硫酸鈣，塔內(nèi)漿液由循環(huán)泵輸送至吸收塔上部經(jīng)噴淋層霧化向下流動(dòng)。凈化后煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴及粉塵后，經(jīng)凈氣煙道進(jìn)入煙囪排放。自動(dòng)投放堿液以維持塔內(nèi)漿液濃度；排出漿液打入壓濾機(jī)處理。

2 主要處理單元

整個(gè)脫硫處理系統(tǒng)由6個(gè)單元組成，主要有煙道系統(tǒng)、脫硫塔系統(tǒng)、吸收劑制儲(chǔ)系統(tǒng)、石膏回收利用系統(tǒng)、工藝用水系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。

2.1 煙道系統(tǒng) 窯爐引風(fēng)機(jī)出來的煙氣溫度約為110℃左右，經(jīng)過煙道進(jìn)入吸收塔前的新建水平煙道，然后進(jìn)入吸收塔。脫硫后的凈煙氣經(jīng)管束除霧器后接至排氣筒前的水平煙道里，然后經(jīng)由排氣筒排放到大氣中。

煙道均采用碳鋼材質(zhì)煙道，脫硫塔之前的原煙氣段管道由于本身煙溫較高，不做防腐施工處理。脫硫塔之后的凈煙氣管道由于煙溫已降到露點(diǎn)，因此采用玻璃鱗片樹脂涂層進(jìn)行防腐處理。原煙道、凈煙道都進(jìn)行合理的保溫。

2.2 脫硫塔系統(tǒng) 脫硫塔系統(tǒng)包括脫硫塔本體及其配套設(shè)備。主要設(shè)備主要包括脫硫塔、循環(huán)泵、噴淋管、漿液噴嘴、風(fēng)機(jī)、除霧器等輔助設(shè)備。

脫硫塔的主要功能是將原廢氣中的二氧化硫等氣體成分以及固體顆粒物予以脫除。此過程中，先生成的CaSO3被氧化后生成CaSO4沉淀物。噴淋層設(shè)在脫硫塔的上部，每個(gè)噴淋層都是由若干專用漿液噴嘴組成，其作用是將吸收液進(jìn)行細(xì)化噴霧，與廢氣中的二氧化硫等進(jìn)行充分接觸反應(yīng)。脫硫塔內(nèi)最頂層噴淋層上設(shè)置有管束除霧器，用于分離由廢氣所攜帶出的大部分吸收液。

本工程吸收塔塔體分上、下兩段，下段塔體Φ5x17m，上段塔體Φ2.68x15m，脫硫塔內(nèi)部玻璃鱗片防腐面積500m2；吸收噴淋層采用雙向噴嘴，直徑5m，噴淋量：500m3/h；配套Φ5m高效管束式除霧器；設(shè)置吸收塔循環(huán)泵1臺(tái)，流量500m3/h，揚(yáng)程17m，N=75kW。

脫硫島總壓力損失900 Pa，其中：吸收塔（含除霧器）800 Pa，總煙道（自脫硫島入口至煙囪入口）100 Pa。

2.3 吸收劑制儲(chǔ)系統(tǒng) 外購(gòu)氧化鈣粉由卡車運(yùn)至廠內(nèi)儲(chǔ)藏間中備用，儲(chǔ)藏間容積不小于窯爐2天使用量。氧化鈣粉經(jīng)人工投放后進(jìn)入消化池內(nèi)進(jìn)行化漿，與水?dāng)嚢杌旌铣蓾舛?0%的漿液，由供漿泵輸送至吸收塔。吸收劑制備存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置頂入式漿液罐攪拌器1臺(tái)，N=15kW；石灰漿液池1座，采用混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積20m3；石灰漿液泵1臺(tái)，流量：5m3/h，揚(yáng)程H=15m，功率：N=2.2kW。

2.4 石膏回收利用系統(tǒng) 設(shè)計(jì)氧化風(fēng)機(jī)1臺(tái)，流量10Nm3/min，壓力49kPa，N=37kW；石膏排出泵1臺(tái)，流量15m3/h，揚(yáng)程H=60m；板框壓濾機(jī)1臺(tái)，過濾面積30m2，N=3kW；濾液泵1臺(tái)，流量20m3/h，揚(yáng)程H=20m，N=4kW；濾液池1座，混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積：80m3，Φ5000x4500；頂入式濾液罐攪拌器1臺(tái)，N=7.5kW。

2.5 工藝用水系統(tǒng) 脫硫塔內(nèi)的吸收液蒸發(fā)外排會(huì)造成脫硫塔系統(tǒng)的水損耗，為了維持整個(gè)廢氣處理設(shè)施的水平衡，須對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行定期補(bǔ)水。項(xiàng)目設(shè)置水箱1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂防腐層，容積：40m3；工藝水泵1臺(tái)，流量：30m3/h，揚(yáng)程：45m，N=15kW。

2.6 自動(dòng)控制系統(tǒng) 工程配置PLC系統(tǒng)1套、主塔液位計(jì)2套、漿液罐液位計(jì)3套、pH計(jì)1臺(tái)、智能電磁流量計(jì)3臺(tái)。

3 調(diào)試與運(yùn)行

該工程于2017年9月竣工，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，隧道窯煙氣中最大排放濃度為：二氧化硫196mg/m3、氮氧化物168mg/m3、顆粒物25.6mg/m3，均滿足《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 29620-2013）新建企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4 總結(jié)與建議

①本工程隧道窯煙氣經(jīng)過雙堿法（NaOH-Ca（OH）2）工藝治理后，尾氣排放能夠滿足行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)期目的。②本脫硫工程運(yùn)行至今，雖然產(chǎn)品規(guī)模和產(chǎn)量隨季節(jié)調(diào)整較大，導(dǎo)致產(chǎn)生的含污染物廢氣總量有較大變化，但仍能排放標(biāo)準(zhǔn)要求，繼續(xù)發(fā)揮良好的環(huán)境效益。③建議磚瓦企業(yè)隨著治理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步改進(jìn)脫硫設(shè)備的自動(dòng)化水平，并安裝自動(dòng)在線監(jiān)控設(shè)施以應(yīng)對(duì)越來越嚴(yán)峻的環(huán)保要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)于磚瓦行業(yè)環(huán)保專項(xiàng)執(zhí)法檢查開展情況的通報(bào).環(huán)境保護(hù)部，2018年1月5日.

[2]GB 29620-2013，磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].環(huán)境保護(hù)部，2013年9月17日.

[3]胡振華，潘劍波.鉛冶煉煙氣治理技術(shù)進(jìn)步研究[J].湖南有色金屬，2002（01）.