淺析小石灰窯低溫脫硫脫硝一體化技術(shù)

孫海燕

大連凱拓科技有限公司 遼寧大連 116000

近年來小石灰窯脫硫脫硝提上日程，由于石灰窯的特殊性，對(duì)小石灰窯來說既要能夠達(dá)標(biāo)排放甚至達(dá)到超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，也要經(jīng)濟(jì)合理占地小。臭氧可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝，進(jìn)而應(yīng)用臭氧的強(qiáng)氧化性實(shí)現(xiàn)將NO氧化變?yōu)楦邇r(jià)態(tài)的NOX，接著在洗滌塔之中把高價(jià)態(tài)NOX以及SO2同時(shí)吸收以及轉(zhuǎn)化變?yōu)橐环N溶于到水之中的物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將其進(jìn)行脫除的目的[1]。

1 脫硫脫硝一體化工藝描述

脫硝利用臭氧發(fā)生器制備臭氧，通過布?xì)庋b置把臭氧氣體均布到煙氣管道截面，在管道中設(shè)置煙氣混合器，使臭氧與含NOX的煙氣在煙氣管道中充分混合并發(fā)生氧化反應(yīng)。將煙氣中的NOX氧化為容易吸收的NO2和N2O5。再利用鈣法脫硫洗滌塔，對(duì)NO2和N2O5進(jìn)行吸收反應(yīng)，生成Ca(NO3)2與Ca(NO2)2，最后再與硫酸鹽一起排放至沉淀池沉淀后外排，石膏清出后綜合利用。

其主要反應(yīng)式為：

NO+O3=NO2+O2

2NO2+O3=N2O5+O2

4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O

N2O5+ Ca(OH)2= Ca(NO3)2+H2O

脫硫劑及吸收劑為石灰(Ca(OH)2)。在洗滌吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2、高價(jià)態(tài)氮氧化物與石灰漿液反應(yīng)后生成CaSO3、Ca(NO2)2、Ca(NO3)2，生成的CaSO3在塔漿液池就地強(qiáng)制氧化為石膏，石膏經(jīng)沉淀池沉淀后定期清出綜合利用，Ca(NO2)2、Ca(NO3)2溶于水，達(dá)到一定濃度后排放。

2 工藝配置

2.1 概述

本文工程案例為山西晉城某石灰窯低溫脫硫脫硝一體化工程。本工程設(shè)置一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，克服換熱、除塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)阻力。從除塵器出口煙道上引出的煙氣，經(jīng)過風(fēng)機(jī)、臭氧布?xì)庋b置與煙氣混合，將氮氧化物氧化后進(jìn)入吸收塔。吸收了氮氧化物及二氧化硫后的飽和濕煙氣，經(jīng)塔頂排放至煙囪后排入大氣。

2.2 工藝配置

工藝配置含煙氣系統(tǒng)、臭氧制備系統(tǒng)及與煙氣混合系統(tǒng)、NOx、SO2吸收系統(tǒng)、石灰漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水以及廢水排放系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)。其中重難點(diǎn)技術(shù)在臭氧制備系統(tǒng)及與煙氣混合系統(tǒng)NOx、SO2吸收系統(tǒng)。

（1）臭氧制備系統(tǒng)及與煙氣混合系統(tǒng)。根據(jù)本工程案例煙氣中NOX的含量，計(jì)算所需要的臭氧設(shè)備為1臺(tái)20kg/h的臭氧發(fā)生器，配置氣源控制系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)及配套齊全的自動(dòng)控制（PLC）、檢測(cè)儀器等。氣源采用氧氣源。

為了使臭氧與煙氣中的NOX充分混合,從臭氧發(fā)生器出來的臭氧氣體通過煙氣布?xì)庋b置，均勻的通入需治理的煙氣煙道中，然后再通過煙氣混合器使煙氣產(chǎn)生揣流，保證臭氧與煙氣中的NOX能夠充分接觸而發(fā)生反應(yīng)。由于臭氧與NOX的反應(yīng)非?？焖?，基本不會(huì)受到SO2的影響，因此不需要額外增加設(shè)備，只需要在煙氣管道中進(jìn)行即可。布?xì)庋b置與煙氣混合器的總壓損不超過300Pa。

（2）NOx、SO2吸收系統(tǒng)。吸收塔總共設(shè)置三層噴淋裝置，每一層噴淋裝置之中可以布置12個(gè)空心錐噴嘴，其噴淋層的上部可以設(shè)置有除霧器。漿液噴淋系統(tǒng)一般包括有噴淋組件以及噴嘴，一個(gè)噴淋層通過帶連接直管的母管制漿液而分布在管道以及噴嘴中構(gòu)成，噴淋組件以及噴嘴的布置設(shè)計(jì)為均勻覆蓋吸收塔的橫截面之中，同時(shí)達(dá)到要求的噴淋漿液覆蓋率，促使吸收漿液同煙氣之中充分結(jié)合，確保在適當(dāng)?shù)囊?氣之下可以實(shí)現(xiàn)95%的脫硫效率，并且也會(huì)在吸收塔的內(nèi)部不出現(xiàn)結(jié)垢。吸收塔可以設(shè)置兩級(jí)除霧器，布置在的吸收塔頂部最后一個(gè)噴淋組件的上端，煙氣可以穿過循環(huán)漿液噴淋層后，接著在連續(xù)流經(jīng)兩層除霧器出過其包含的漿液霧滴。煙氣在經(jīng)過兩級(jí)除霧以后，其煙氣攜帶的水滴含量應(yīng)該低于75mg/Nm3（干基）。除霧器清洗系統(tǒng)也可以間斷進(jìn)行運(yùn)行， 應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)。在塔中設(shè)置漿液氧化裝置，確保氧化空氣可以將脫硫反應(yīng)之中生成的半水亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O)氧化成為硫酸鈣同時(shí)結(jié)晶生成石膏(CaSO4·2H2O)[2]。

2.3 本工程案例技術(shù)難點(diǎn)分析

根據(jù)實(shí)際工程案例本工藝的技術(shù)難點(diǎn)在于如何控制好臭氧用量的控制，本工程案例采用了自動(dòng)控制通過尾氣中NOx的含量來控制臭氧的使用量，并且通過專利技術(shù)布置臭氧的噴射位置及臭氧混合的均勻程度，來控制臭氧用量，通過不斷的調(diào)試和實(shí)驗(yàn)最終位置定在引風(fēng)機(jī)入口水平煙道處，且使用專利分布器，使臭氧混合氣與煙氣均勻混合并迅速發(fā)生反應(yīng)，將NO氧化為NO2，避免臭氧不足或過量而影響氧化效果及對(duì)后續(xù)設(shè)備造成影響。通過控制的含量控制臭氧的用量取得了初步成果。能基本將NO氧化又不會(huì)對(duì)后續(xù)設(shè)備造成影響。充分氧化后的NOx進(jìn)入脫硫脫硝塔中通過堿液將二氧化硫及氮氧化物脫除徹底，脫硫效率達(dá)98%，脫硝效率打99%，第三方檢測(cè)結(jié)果顯示氮氧化物檢測(cè)不出。二氧化硫在30以下。符合超凈排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3 結(jié)論

本技術(shù)通過在實(shí)際工程案例中的應(yīng)用非常成功，實(shí)際工程工藝設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，自動(dòng)化程度高，一次性投資成本低，運(yùn)行成本為傳統(tǒng)脫硫脫硝的1/2，脫硫脫硝效果好，非常適合這種小石灰窯及豎爐等窯爐。截止到2020年1月用用本技術(shù)的小窯爐已達(dá)到30多套。且運(yùn)行良好。 本技術(shù)在未來工業(yè)窯爐的脫硫脫硝中前景廣闊。