雙堿法脫硫在有機(jī)熱載體鍋爐煙氣處理中的應(yīng)用

莊偉東

（福建申遠(yuǎn)新材料有限公司，福建 福州 350512）

福建申遠(yuǎn)新材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱申遠(yuǎn)新材料） 7.54×107kJ/h有機(jī)熱載體鍋爐于2018年1月建成投產(chǎn)。鍋爐以二類煙煤為燃料，在不設(shè)置煙氣處理的情況下，煙氣排放不能達(dá)到2014年7月1日?qǐng)?zhí)行的GB13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)要求新建企業(yè)大氣污染物排放濃度限值：ρ（SO2）≤200mg/m3。

申遠(yuǎn)新材料廠內(nèi)配套有32%氫氧化鈉液堿儲(chǔ)罐，可以直接用管道送至鍋爐裝置，生石灰從市場(chǎng)取得。因此，有機(jī)熱載體鍋爐煙氣處理采用雙堿法脫硫技術(shù)比較方便和合理。

1 設(shè)計(jì)條件

申遠(yuǎn)新材料有機(jī)熱載體鍋爐煙氣設(shè)計(jì)條件見表1。

2 工藝流程

表1 煙氣設(shè)計(jì)條件

申遠(yuǎn)新材料7.54×107kJ/h有機(jī)熱載體鍋爐煙氣脫硫工藝流程如圖1。

本脫硫工藝流程主要包括3個(gè)系統(tǒng)。

2.1 脫硫劑儲(chǔ)存運(yùn)輸系統(tǒng)

32%NaOH堿液由界區(qū)外管道輸送至脫硫系統(tǒng)鈉堿罐。生石灰CaO采用袋包裝粉末，送入倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。定量供給至石灰漿液攪拌罐，按比例加水配成20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的Ca(OH)2溶液，通過(guò)電動(dòng)閥輸送至再生池。

2.2 脫硫噴淋系統(tǒng)

脫硫塔設(shè)備選用5層噴頭霧化裝置，其中下面3層為脫硫用噴淋，上面2層是除霧器沖洗噴淋層（常閉）。

煙氣在脫硫塔內(nèi)與吸收液發(fā)生反應(yīng)，主要反應(yīng)有：

①脫硫反應(yīng)。

（1） 為啟動(dòng)階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)；（2） 為再生液pH值較高時(shí)（高于9時(shí)），溶液吸收SO2的主反應(yīng)；（3）為溶液pH值較低（5～9） 時(shí)的主反應(yīng)。

②再生過(guò)程。

圖1 煙氣脫硫工藝流程圖

③ 氧化過(guò)程 (副反應(yīng))。

煙氣經(jīng)過(guò)除霧器時(shí)，液滴由于慣性碰撞作用，煙氣中大粒徑水霧（≤75 mg/m3）被捕集脫除留在檔板上。因其中含有固態(tài)物，存在結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要定期對(duì)除霧器進(jìn)行在線沖洗，沖洗介質(zhì)為工業(yè)水，由除霧器沖洗水泵提供，沖洗水還可用于補(bǔ)充脫硫塔中的水分蒸發(fā)損失。

脫硫循環(huán)水的控制工藝指標(biāo)pH值在9～12，液氣比2 L/m3，循環(huán)液密度1.15g/L。在相應(yīng)的范圍內(nèi)，脫硫效率可達(dá)92%以上。對(duì)脫硫效率影響最大的是pH值，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值的高低來(lái)控制出塔氣體中SO2的含量，使排出煙囪氣體中ρ（SO2）小于200 mg/m3。

2.3 污泥處理排放系統(tǒng)

污泥在多級(jí)沉淀池中逐級(jí)累積在底部，采用污泥泵與壓濾機(jī)組合，過(guò)濾清水返回到循環(huán)池，濾餅外運(yùn)。

3 主要設(shè)備

申遠(yuǎn)新材料有機(jī)熱載體鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備見表2。

3.1 脫硫塔

脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)接近空塔，阻力低。該塔采用噴淋、除霧器一體結(jié)構(gòu)，主體材質(zhì)采用碳鋼+內(nèi)襯花崗巖。脫硫塔內(nèi)部選用5層噴頭霧化裝置，其中下面3層為脫硫用噴淋，上面2層是除霧器沖洗噴淋層（常閉）。

表2 主要設(shè)備表

除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴，其系統(tǒng)組成為：兩級(jí)除霧器，配備沖洗水系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)（包括管道、閥門和噴嘴）。除霧系統(tǒng)包括一臺(tái)安裝在下部的粗除霧器和一臺(tái)安裝在上部的細(xì)除霧器。

一級(jí)除霧器的上、下面和二級(jí)除霧器的下面設(shè)有沖洗噴嘴，由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖洗。

4 工藝特點(diǎn)

該雙堿法脫硫系統(tǒng)主要有以下工藝特點(diǎn)：

1） 用NaOH脫硫劑，循環(huán)溶液中基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)設(shè)備、管道和泵類無(wú)腐蝕和堵塞現(xiàn)象。

2）吸收劑再生和脫硫渣沉淀均在塔外進(jìn)行，減少了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性。

3）脫硫效率高，SO2吸收效率達(dá)92%以上。脫硫前后SO2組成見表3。

表3 脫硫前后物料組成

5 運(yùn)行情況

2018年8月份運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

表4 2018年8月份運(yùn)行數(shù)據(jù)

6 存在的問(wèn)題

6.1 脫硫劑的加入控制

雙堿法脫硫工藝操作簡(jiǎn)單，脫硫劑的加入控制是保證脫硫效率的關(guān)鍵。主要有幾個(gè)影響因素：生石灰的品質(zhì)、石灰漿加入量、鈉堿液的加入量、石灰攪拌和停留時(shí)間。在保證脫硫劑質(zhì)量的前提下，保持漿液均勻攪拌，盡量使CaSO3和CaSO4結(jié)晶沉淀，然后通過(guò)污泥泵排出。

6.2 脫硫水池溢出現(xiàn)象

脫硫水池內(nèi)的水是逐級(jí)溢流的，正常在高液位運(yùn)行。在初期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)脫硫循環(huán)水池偶有水滿溢出現(xiàn)象，檢查發(fā)現(xiàn)是操作的原因，在沖洗除霧器時(shí)閥門開度過(guò)大，即向脫硫塔內(nèi)加入大量補(bǔ)充液位，導(dǎo)致本已高水位的脫硫循環(huán)池會(huì)滿水溢出；發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題后及時(shí)改進(jìn)了操作方法，采用小流量多頻次沖洗，消除了滿水溢出現(xiàn)象。

6.3 pH在線分析儀失敏現(xiàn)象

在線pH計(jì)安裝在循環(huán)池，正常運(yùn)行時(shí)要求探頭要插入水面以下。當(dāng)有提升負(fù)荷時(shí)，脫硫塔水份蒸發(fā)變大，補(bǔ)水不及時(shí)，水池水位下降，使得pH探頭露出水面，產(chǎn)生結(jié)垢結(jié)晶導(dǎo)致失敏。采取一系列措施后解決了問(wèn)題，嚴(yán)格控制水位，同時(shí)降低探頭安裝高度，空池時(shí)提前用清水浸泡探頭。

7 結(jié)語(yǔ)

申遠(yuǎn)新材料雙堿法脫硫系統(tǒng)經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了國(guó)標(biāo)中要求重點(diǎn)地區(qū)的達(dá)標(biāo)排放，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。