硫化鈉轉(zhuǎn)爐尾氣治理工藝研究

文_劉國瑞 航天環(huán)境工程有限公司

目前，我國硫化鈉年產(chǎn)量約33萬t，硫化鈉生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐會排放大量含塵、含硫煙氣，造成嚴重的環(huán)境污染問題，屬于典型的“二高一低”企業(yè)。隨著我國污染物排放標準的進一步提高，各地對污染物排放的要求也日趨嚴格，大量硫化鈉生產(chǎn)車間因煙氣排放超標被關(guān)停。因此，有必要對硫化鈉車間排放的煙氣進行深度治理，達到超凈排放的要求。

目前，硫化鈉煙氣治理工藝大致可分為麻石水膜除塵、袋式除塵、袋式+麻石水膜除塵，由于國家排放標準的提高，以上3種煙氣治理工藝已經(jīng)不能滿足煙氣達標排放要求，開發(fā)新的尾氣治理工藝勢在必行。

1 治理工藝研究

1.1 煙氣特性

硫化鈉生產(chǎn)用間歇轉(zhuǎn)爐不同于一般工業(yè)窯爐，它有以下幾方面的特點：

①間歇式生產(chǎn)流程，煙氣量、各種污染物變化波動很大，普通除塵器難以適應。

②類似于人工加煤的燃燒方式，煙塵濃度及黑度均不易控制，而黑度治理又是目前污染治理中最棘手的問題之一。

③煙塵中成分復雜，包括煤灰、煤粉、硫酸鈉、硫化鈉等，其粘性、腐蝕性都很強，這對設備的材質(zhì)選則提出了很高的要求。

④煙塵、二氧化硫含量高，煙氣中粉塵含量可達3000mg/m3以上，二氧化硫含量可達6000mg/m3以上。

1.2 治理工藝分析

由于煙氣中粉塵、二氧化硫等含量較大，單一設備無法去除所有的污染物，粉塵和二氧化硫需要專門的設備分別去除，煙氣中的粉塵可以用布袋除塵器進行脫除，脫除效率可達95%，煙氣中的二氧化硫可以通過濕法脫硫工藝脫除，氫氧化鈉溶液與二氧化硫反應速率快，是比較好的脫硫吸收劑。同時，轉(zhuǎn)爐車間產(chǎn)生的無組織煙氣可收集后與轉(zhuǎn)爐煙氣一起處理。

2 治理方案

2.1 粉塵脫除方案

轉(zhuǎn)爐煙氣通過換熱器回收部分熱量后，溫度降至200℃以下，選擇合適的布袋除塵器除去煙氣中的粉塵，將煙氣中的粉塵含量降至150mg/m3。換熱器設計要留有足夠的彈性，保證煙氣出口溫度控制在除塵器的設計范圍內(nèi)，防止煙氣超溫導致布袋燙傷損壞。同時，確保布袋除塵器的密封性和保溫性。

在布袋除塵器前的煙道處投放一定量的生石灰，避免轉(zhuǎn)爐起爐階段煙氣溫度過低結(jié)露而導致的布袋損壞現(xiàn)象。同時，也可防止低溫煙氣粉塵黏度大而出現(xiàn)布袋堵塞的現(xiàn)象。

布袋除塵器后設濕式除塵塔作為布袋除塵的補充，可將煙氣中的粉塵降至50mg/m3以下。除塵塔采用氣動除塵塔，工藝水作為洗塵劑，通過循環(huán)噴淋洗去煙氣中的粉塵，氣動除塵塔能增大氣液摻混效果，提高氣液接觸面積，可極大提高粉塵的脫除效率。

除塵塔塔頂設屋脊式除霧器，除去煙氣中的大部分水分，防止大量含塵漿液被煙氣夾帶降低除塵效果。同時，除塵塔配置壓濾機，定期將塔內(nèi)工藝水中的固體脫除，含鹽工藝水定期外排，防止出現(xiàn)大量結(jié)晶堵塞除塵塔。

2.2 二氧化硫脫除方案

在布袋除塵器前的煙道處投放的生石灰，可以吸收煙氣中的酸性氣體，達到脫硫的目的，將大部分二氧化硫等酸性氣體以固體形式在布袋內(nèi)脫除，減少后續(xù)濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的含鹽廢水總量。

脫硫塔采用濕法脫硫工藝，用氫鈉化鈉溶液噴淋除去煙氣中的二氧化硫，保證脫硫塔出口煙氣中二氧化硫含量≤35mg/m3，達到超凈排放要求。

脫硫塔脫硫噴淋上部設水洗層，用工藝水洗去煙氣中的微細粉塵，保證脫硫塔出口煙氣含塵量≤10mg/m3，達到當?shù)嘏欧乓?。脫硫塔頂部設除霧器、除沫器，除去煙氣中的含塵液位，防止出現(xiàn)煙囪雨、煙氣拖尾等情況。

脫硫塔內(nèi)的廢水定期外排，防止鈉鹽濃度過高出現(xiàn)結(jié)晶、堵塞脫硫塔等情況。

2.3 無組織煙氣治理方案

轉(zhuǎn)爐車間產(chǎn)生的無組織煙氣可以通過引風機引至脫硫塔與轉(zhuǎn)爐煙氣一起處理，無組織煙氣含塵量和含硫量較低，通過脫硫塔就可以達到超凈排放的要求，且不會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。

2.4 設備防腐方案

除塵塔、脫硫塔煙氣入口區(qū)域溫度較高，應采用高溫鱗片防腐處理；地坑、漿池段及噴淋層以上采用低溫鱗片防腐處理；受到工藝水及漿液沖刷的區(qū)域還需涂刷耐磨材料；除塵塔后煙道、無組織煙氣煙道需要采用玻璃鱗片防腐處理或選用玻璃鋼材質(zhì)；煙氣引風機選用合金鋼等耐腐蝕材質(zhì)。

3 工程應用

安徽某公司年產(chǎn)2萬t硫化鈉生產(chǎn)裝置，現(xiàn)有4臺轉(zhuǎn)爐，間歇運行，一批料反應時間約80min，換料時間10min，反應原料為Na2SO4和煤炭，燃料為焦爐煤氣，反應溫度最高為1100℃。

該公司2019年采用上述工藝方案對尾氣進行治理，工程完成后，經(jīng)第三方檢測，脫硫塔出口煙氣塵含量≤10mg/m3，硫含量≤35mg/m3，達到設計指標。該工程核心裝置為除塵塔系統(tǒng)和脫硫塔系統(tǒng)，采用了航天環(huán)境工程有限公司專利產(chǎn)品氣動脫硫塔。

3.1 除塵塔系統(tǒng)

本系統(tǒng)除塵塔為氣動除塵塔，對煙氣與漿液進行強制摻混，液氣比低。通過噴淋水洗層將煙氣中大部分粉塵脫除，當漿液中懸浮物達到一定濃度后，將漿液排出。

其主要設計參數(shù)如表1所示。

表1 除塵塔設計參數(shù)

項目 單位 數(shù)值-漿液pH值 7～10-除塵塔吸收區(qū)直徑 m 3-除塵塔總高度 m 25.8-除塵塔殼體/內(nèi)襯 Q235B/玻璃鱗片-脫硫塔煙氣阻力（含除霧器） Pa 1400

3.2 脫硫塔系統(tǒng)

本系統(tǒng)脫硫塔為氣動脫硫塔，對煙氣與吸收劑進行強制摻混，液氣比低。氫氧化鈉溶液吸收煙氣中的SO2生成亞硫酸鈉。系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的亞硫酸鈉溶液通過地坑排漿泵排至廠區(qū)指定位置。其主要設計參數(shù)如表2所示。

表2 脫硫塔設計參數(shù)

3.3 經(jīng)濟效益

該項目總投資約500萬元，每年可減少粉塵排放量24000t，二氧化硫排放量480t，同時，布袋回收的硫酸鈉等粉塵可回收利用，節(jié)省原料消耗費用約600萬元。項目實施后，具有較好的環(huán)境效益、社會效益及經(jīng)濟效益，在目前大部分企業(yè)關(guān)停的情況下，未來產(chǎn)品價格可能會有較大提高，將對企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生積極影響。

4 結(jié)語

硫化鈉行業(yè)現(xiàn)有尾氣治理工藝難以達到新的煙氣排放標準，導致大量硫化鈉生產(chǎn)車間被關(guān)停，布袋除塵+濕法除塵+濕法脫硫工藝能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣超凈排放，工程的行業(yè)示范效應將逐漸顯現(xiàn)，也為大部分停產(chǎn)企業(yè)復工復產(chǎn)提供一些借鑒經(jīng)驗。未來，通過設備設計優(yōu)化等措施，可進一步簡化工藝流程，降低工程造價。