白泥煙氣除硫研究及實踐

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本文作者：宋翠紅1陳松2作者單位：1.廣西潔寶紙業有限公司2.廣西貴港市環境監測站

目前，國內燃煤鍋爐或電站所采用的煙氣脫硫工藝多種多樣，應用較為廣泛的有：石灰石（石灰）—石膏法、噴霧干燥法、爐內噴鈣尾部增濕活化法、煙氣循環流化床脫硫法、鈉鈣雙堿法，氨法等。這些脫硫技術已成功運用到生產實踐中，為大幅削減SO2的排放量、防止大氣SO2污染發揮了重大作用，但也普遍存在著投資費用大、運行工藝控制復雜、運行成本高等缺點，特別是脫硫劑成本很高、耗電大，每去除1噸SO2運行成本為600～1500元。堿回收白泥含有一定量的殘堿，絕大多數企業采取外運填埋或直接排放掉。利用堿回收白泥做鍋爐煙氣脫硫劑是國內近年研發的一種新脫硫工藝，它具有運行成本低、脫硫效率高、以廢治廢綜合利用的特點，但由于該工藝推廣使用時間比較短、工程運行經驗少、工藝流程復雜、涉及環節崗位多，對脫硫效率有直接影響，因此在實際運行當中往往會出現SO2排放濃度不穩定、波動較大，甚至容易出現煙氣排放超標的情況。“十一五”期間國家加大煙氣SO2排放監控力度，對燃煤鍋爐煙氣排放安裝自動在線監控系統。作者對某造紙集團公司鍋爐白泥脫硫設施工藝調試及運行控制進行跟蹤研究，現將對白泥煙氣脫硫實踐工作中一些體會和經驗進行總結以供參考。

1白泥煙氣脫硫原理和流程

1.1白泥特性分析

該公司堿回收車間年產堿能力為2萬t，產絕干白泥2.3萬t/a，多年來一直直接運到廠外堆存填埋，其主要成分是CaCO3，并含有一定量殘堿，pH值13左右，呈強堿性，白泥特性分析如表1。

1.2白泥脫硫原理

造紙堿回收白泥-石膏法脫硫過程的主要化學反應：(1）在一、二級脫硫塔內，煙氣中的SO2首先被脫硫液中的水吸收，形成亞硫酸，并部分電離：SO2＋H2O→H2SO3→HSO3-＋H＋→2H＋＋SO32-(2）與脫硫液中的白泥中的CaO反應生成CaSO3細顆粒：Ca2+＋SO32-→CaSO3↓(3）CaSO3在曝氣池內被鼓入的空氣中的氧氧化，最終生成石膏CaSO4.2H2O：HSO3－＋1／2O2＝SO42－＋H＋SO42－＋Ca2＋＋2H2O＝CaSO4.2H2O上述反應中第一步較關鍵，即SO2被脫硫液中水吸收。根據SO2特性，在水中能發生電離反應，易于被水吸收，只要有足夠的水，就能將煙氣中絕大部分SO2吸收下來。但隨著脫硫液中和離子數量的增加，脫硫液的吸收能力不斷下降，直至完全消失。因此要保證系統良好的吸收效率，不僅要有充分的脫硫液量和充分的氣液接觸面積，還要保證脫硫液充分新鮮。

1.3白泥煙氣脫硫工藝流程

主要構建筑物：白泥稀釋輸送系統、制漿酸堿性廢水預處理及輸送系統、脫硫液配制循環系統、鍋爐燃燒系統、脫硫塔、脫硫渣處理系統。脫硫塔工藝流程：采用濕式雙塔自激式旋流板二級脫硫工藝，煙氣經過引風機進入自激塔，與自激塔噴水管脫硫液充分反應混合，吸收反應去除一部分SO2，然后煙氣進入到主塔底部沿切線或導向進入二級SPX型旋流塔帶動水浴上層水面，旋轉上升，繞過芯塔上多層旋流板、導流板與布水裝置360°灑布的白泥脫硫液和大噴霧裝置噴出的相對接觸而脫硫除塵，煙氣經除霧板、鎖水溝槽脫水，再經過脫水副塔，具有五級脫水功能，將水和塵截留在副塔底部，再通過精心設計的溢流裝置溢流出來，起到進一步脫硫除塵的效果，達到了脫水的目的。經除塵、脫硫、脫水后的潔凈煙氣由引風機送煙囪排空，可同時接受自動在線監測。白泥煙氣脫硫系統工藝流程（圖1）：將苛化白泥放入白泥攪拌桶，加入水配置成一定濃度白泥乳液，其中部分白泥乳液通過白泥輸送泵連續泵送到制漿廠酸性水脈沖池進行中和預處理，經過預處理后的酸性廢水及制漿堿性廢水一起泵送到熱電廠脫硫液調節池。通過脫硫液泵，將脫硫液送往脫硫系統自激塔。經過鍋爐脫硫自激塔的脫硫廢水排往集水池，在集水池內通過羅茨風機輸入空氣進行氧化，同時在集水池入口加入白泥液，使集水池的出水pH保持在8～9。集水池出水泵送到快速沉淀池進行沉淀處理，運行過程根據快速沉淀池的排底灰水濃度調節排底流量的大小，避免快速沉淀池積灰過多和確保作為循環水的上清液水質正常，經處理后上清液循環泵回脫硫塔主塔作為脫硫液，快速沉淀池沉灰進一步脫水處理。

2白泥脫硫運行影響因素與控制

某造紙集團公司2007年8月進行75t鍋爐白泥煙氣脫硫技改工程項目，2008年3月投入試運行。為了摸清白泥脫硫系統運行情況，為制定合理有效工藝控制指標及穩定達標運行提供科學依據，我們進行了連續二個月調試期跟蹤研究。

2.1監測儀器

PHS-3C型酸度計，上海雷磁儀器廠；便攜式SO2濃度測定儀，德國原產；便攜式超聲波流量計，重慶水文儀器廠。

2.2工藝流程說明

(1）75t/h粉煤爐，煙氣量140000Nm3/h（工況155℃）。(2）集水池開1臺抽水泵，設計流量200m3/h，快速沉淀池開一臺循環泵，泵機流量690m3/h。(3）鍋爐循環脫硫液設計水量為500m3/h。

2.3白泥脫硫液pH、水量對煙氣SO2排放濃度影響

對快速沉淀池和集水池pH進行連續測定并同步記錄鍋爐煙氣在線監測SO2濃度，觀察pH值及煙氣SO2排放濃度變化情況，如表2所示。根據以上監測數據分析：(1）水量穩定情況下，脫硫液pH值越高，煙氣SO2排放濃度越低。(2）從運行監測數據看，在堿回收白泥液泵送正常情況下，快速沉淀池pH在8.32～9.80之間，鍋爐煙氣SO2排放濃度在139～537mg/m3之間，均在國家排放標準范圍。當出現白泥液斷供情況下，快速沉淀池pH在5.2～6.14之間，鍋爐煙氣SO2排放濃度在907～1220mg/m3之間，超過國家允許的排放標準。(3）當脫硫液供水量不足，會直接影響到煙氣脫硫效率，造成SO2排放濃度超標。

2.4燃煤含硫量、煙氣進口濃度對脫硫塔脫硫效率影響

對鍋爐煙氣進出口SO2濃度進行連續監測，了解其脫硫效率和工藝參數對應關系。監測數據見表3。根據表3監測數據分析：鍋爐燃煤為混合煤，入爐煤含硫在0.5%～2.66%之間，煙氣進口濃度在2430～8100mg/m3之間；當快速沉淀池pH在8.38～9.50之間、煙氣入口濃度低于5900mg/m3時，#5鍋爐煙氣SO2去除率在86%～95%之間，SO2排放濃度均低于900mg/m3排放標準；但脫硫塔入口濃度過高情況下，會造成超標排放；當脫硫液的pH低于7.50時，脫硫塔脫硫效率降低。因此，除受pH影響外，燃煤含硫量、煙氣進口濃度也是重要影響因素。

3總結與措施

通過跟蹤研究，基本摸清了鍋爐煙氣脫硫系統工藝參數變化情況及對SO2排放濃度影響。從查定監測結果可知：采用白泥做煙氣脫硫劑脫硫效率較高，在正常情況下脫硫效率達83%～95%，但煙氣SO2排放濃度還有一定程度超標；造成的主要原因是白泥濕法脫硫系統比較復雜，涉及到的工藝參數變化較大，這些均會直接影響到脫硫系統穩定達標運行。針對上述查定研究結果制定整改措施：(1）加強對鍋爐白泥煙氣脫硫系統的運行管理，盡快制定相應的操作管理規程及工藝運行指標，要有技術人員專門負責脫硫系統運行管理。(2）堿回收苛化白泥采用預掛機過濾，每班均要停機半小時對預掛機濾網進行清洗，白泥輸送液pH不夠穩定，采取增加一個石灰乳中轉調節池，及時調整脫硫液pH在工藝指標范圍，保證脫硫塔吸收效果穩定。同時要加強熱電廠和制漿廠崗位之間溝通聯系，建立提前報告聯絡制度，及時進行工藝調整。(3）運行監控系統不夠完善，增加一套脫硫液pH、煙氣SO2顯示報警儀，以便崗位工及技術管理人員隨時可以進行工藝指標及SO2排放濃度的監控及調整，確保上傳數據達標排放。(4）目前脫硫水循環系統是供3臺鍋爐脫硫系統使用，進入各個鍋爐脫硫塔水量無法計量，水量過大會造成正壓煙氣抽送不出去，影響鍋爐正常運行；水量過小直接影響到脫硫塔吸收效果。在各鍋爐脫硫塔入口或出口安裝流量計，以更好的控制運行參數，達到煙氣SO2穩定達標排放目的。(5）加強對相關人員（崗位工、班長、值班長、工段長）進行工藝技術安全培訓。通過采取上述措施及加強工藝管理控制，目前該公司鍋爐白泥脫硫系統一直穩定達標運行。

4結論

要確保鍋爐煙氣脫硫設施經濟穩定達標運行，除了對脫硫設備及工藝技術具有較高要求外，運行工藝參數控制和運行管理經驗也是保證鍋爐煙氣穩定達標的一個重要因素。采用白泥替代石灰或燒堿做脫硫劑，達到了大幅降低運行成本、以廢治廢、資源綜合利用的目的，具有良好的經濟效益和環境效益。該公司白泥煙氣脫硫技術成功應用，為今后白泥脫硫技術推廣使用起到很好的示范作用。