電解煙氣凈化脫硫系統(tǒng)簡介

何愛玲

（沈陽環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110016）

我國鋁工業(yè)經(jīng)過40余年的快速發(fā)展，整體技術(shù)已經(jīng)達到國際先進水平。伴隨著技術(shù)的進步，主要污染物如氟化物已經(jīng)得到有效的治理，技術(shù)、裝備水平已經(jīng)非常成熟。但是煙氣中的SO2治理卻相對滯后。國家2010年9月發(fā)布實施的《鋁工業(yè)污染物排放標準》（GB25465-2010），新標準規(guī)定：電解鋁工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程煙氣SO2排放濃度限值從400mg/m3調(diào)整到200mg/m3。但是考慮到目前國內(nèi)日益嚴峻的環(huán)保形勢，國內(nèi)大多數(shù)電解鋁企業(yè)已經(jīng)提前建設(shè)濕法（鈣法）脫硫系統(tǒng)，含硫煙氣經(jīng)過處理后，SO2排放濃度可以從200 mg/Nm3降至＜25 mg/Nm3。

SO2的原始排放濃度為200 mg/Nm3。該數(shù)值是根據(jù)物料平衡計算而來，假定碳素陽極中的含硫物質(zhì)均轉(zhuǎn)化成為SO2[1]。因此，煙氣中的SO2濃度為200 mg/Nm3，該數(shù)值是無脫硫系統(tǒng)的排放濃度。

1 工藝描述

根據(jù)電解系列配置，假定每個電解系列由4個通道分為3個大區(qū)。在每個大區(qū)的兩棟電解車間之間配置1套電解煙氣凈化系統(tǒng)，在相應(yīng)的電解煙氣干法凈化系統(tǒng)后串聯(lián)脫硫系統(tǒng)，全系列共設(shè)置3套電解煙氣脫硫系統(tǒng)，用于脫除煙氣中的SO2，并協(xié)同去除煙氣中的粉塵和氟化物。

2 脫硫系統(tǒng)的組成

目前，煙氣脫硫技術(shù)在電解鋁煙氣治理中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，本項目擬選用是技術(shù)最為成熟的濕法煙氣脫硫技術(shù)，采用石灰石-石膏法脫硫工藝。石灰石-石膏法脫硫工藝以石灰漿液作為脫硫吸收劑的一種脫硫工藝系統(tǒng)，脫硫吸收劑與煙氣中的SO2反應(yīng)首先生成亞硫酸鈣，然后氧化成硫酸鈣，最終產(chǎn)物為石膏。脫硫吸收塔的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 脫硫吸收塔的結(jié)構(gòu)示意圖

（1）煙氣系統(tǒng)。煙氣系統(tǒng)由煙道、直排煙囪、擋板門等部件組成。煙氣系統(tǒng)將未脫硫的電解煙氣引入到電解煙氣脫硫系統(tǒng)，將脫硫后的達標煙氣通過吸收塔頂部煙囪排入大氣?？紤]到吸收塔的檢修需要，設(shè)置吸收塔旁路直排系統(tǒng)，通過吸收塔入口擋板門及旁路擋板門進行控制。

（2）脫硫劑制備系統(tǒng)。脫硫劑制備系統(tǒng)由石灰石粉倉、漿液制備箱及輸送系統(tǒng)等組成。石灰石粉倉采用鋼結(jié)構(gòu)。石灰粉通過漿液制備箱進行熟化，并制成漿液。漿液箱中的脫硫劑通過漿液泵送至脫硫塔。

（3）脫硫吸收系統(tǒng)。脫硫吸收系統(tǒng)由脫硫塔入口系統(tǒng)、循環(huán)噴淋系統(tǒng)、脫水除霧系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)等部分組成。①入口系統(tǒng)。待處理的煙氣通過煙氣系統(tǒng)后，到達脫硫塔入口段，入口段設(shè)有降溫噴淋裝置。②循環(huán)噴淋系統(tǒng)。循環(huán)噴淋系統(tǒng)配置2臺循環(huán)泵對應(yīng)2層（暫定）噴淋層，采用空心蝸殼噴嘴，覆蓋率＞220%，可以形成良好的霧化區(qū)域，增加傳質(zhì)表面積，延長液滴在塔內(nèi)的停留時間，從而達到最佳的脫硫效率。③脫水除霧系統(tǒng)。脫硫后的煙氣通過循環(huán)噴淋層上方設(shè)置的除霧器，分離煙氣中夾帶的液滴及粉塵，使凈煙氣的霧滴含量不超過25mg/Nm3，粉塵濃度不超過5mg/Nm3。④攪拌系統(tǒng)。循環(huán)噴淋系統(tǒng)的循環(huán)漿液儲存于塔底的儲液段，通過羅茨風(fēng)機鼓入的氧氣進行氧化，將亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽（石膏），再通過石膏排出泵送至副產(chǎn)品處置系統(tǒng)。

（4）副產(chǎn)物處理系統(tǒng)。副產(chǎn)物處理系統(tǒng)由氧化系統(tǒng)、石膏排出泵、石膏水力旋流器、真空皮帶脫水機、石膏堆放場、濾液池等組成。儲存在塔底的脫硫液，經(jīng)過循環(huán)使用后，主要成分是亞硫酸鹽，此時在脫硫塔底部由羅茨風(fēng)機鼓入空氣對其進行氧化，從吸收塔內(nèi)漿液池排出的石膏漿固體物含量約為17%～20%，石膏漿經(jīng)石膏水力旋流器濃縮至固體物含量約45%～50%后，進入石膏真空皮帶脫水機進行二次脫水，經(jīng)脫水處理后的石膏固體物表面含水率不超過10%，脫水石膏送入石膏庫中存放待運。

（5）漿液排放及回收系統(tǒng)。漿液排放及回收系統(tǒng)的主要設(shè)備主要包括事故漿液箱、事故漿液泵、地坑和自吸泵。當脫硫塔出現(xiàn)故障需要檢修時，通過漿液循環(huán)泵將脫硫塔下部漿液池的溶液送至事故漿液箱貯存。在脫硫塔重新啟動前，通過事故漿液泵將事故漿液箱里的漿液送回脫硫塔。脫硫塔區(qū)地坑用于收集、貯存脫硫裝置在檢修、沖洗過程中產(chǎn)生或泄漏的液體。脫硫裝置正常運行時的漿液管和漿泵在停運時需沖洗，沖洗水通過地溝收集到地坑中，漿液泵的機封冷卻水也通過地溝進入地坑，地坑的收集液通過自吸泵送至脫硫塔循環(huán)使用。

（6）工藝水系統(tǒng)。工藝水系統(tǒng)主要由工藝水箱、工藝水泵、除霧器沖洗水泵及工藝水管道等部分組成。脫硫塔塔內(nèi)的水蒸發(fā)和石膏帶水會造成脫硫系統(tǒng)水流失，為了維持整套脫硫系統(tǒng)的水平衡，必須對脫硫系統(tǒng)進行補水。同時制備漿液系統(tǒng)、停機自動沖洗等都需要使用工藝水。

3 主要技術(shù)參數(shù)

電解煙氣經(jīng)過脫硫系統(tǒng)處理后，主要排放指標詳見表1。

表1 電解煙氣脫硫系統(tǒng)的主要排放指標

本項目單套電解煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 電解煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝技術(shù)參數(shù)