氧化鎂脫硫工藝簡(jiǎn)介及影響脫硫率原因淺析

李 冉，段軍旎，李 方，李士剛

(天津泰達(dá)能源發(fā)展有限責(zé)任公司 天津300457)

氧化鎂脫硫工藝簡(jiǎn)介及影響脫硫率原因淺析

李 冉，段軍旎，李 方，李士剛

(天津泰達(dá)能源發(fā)展有限責(zé)任公司 天津300457)

近年來(lái)，粗放式能源消耗模式致使大氣質(zhì)量變差，也給民眾的身心健康帶來(lái)了不利影響。為此，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，嚴(yán)格控制企業(yè)排放，特別是對(duì)鍋爐的脫硫設(shè)施制定了嚴(yán)格的要求。就氧化鎂脫硫方式、工藝要求及使用過(guò)程中影響脫硫效果的原因進(jìn)行分析，為提高氧化鎂脫硫率提供借鑒。

氧化鎂 脫硫工藝 過(guò)飽和 霧化效果 噴嘴堵塞

1 氧化鎂濕法脫硫原理

1.1 二氧化硫生成及危害

由于原煤中含有一定量的硫分，經(jīng)鍋爐燃燒后，硫分會(huì)與氧氣化合成二氧化硫。二氧化硫被人體吸入，會(huì)給健康帶來(lái)嚴(yán)重危害，而排入大氣會(huì)形成酸雨，對(duì)土壤、水體、森林、建筑等造成破壞。因此，嚴(yán)格控制二氧化硫排放是保護(hù)環(huán)境的最基本要求之一。

1.2 氧化鎂濕法脫硫原理

二氧化硫是亞硫酸的酸酐，溶于水后生成亞硫酸，所以脫硫采用的方法是中和法，即：使用氧化鎂的水溶液與二氧化硫進(jìn)行酸堿反應(yīng)，生成物主要為亞硫酸鎂。

1.3 廢棄物處理

1.3.1 固物過(guò)濾

生成的亞硫酸鎂由于溶解度低，部分企業(yè)通過(guò)壓濾機(jī)壓濾后用做復(fù)合肥的添加劑。

1.3.2 氧化外排

氧化外排是常規(guī)方式之一，過(guò)程是將溶液中的亞硫酸鎂通過(guò)氧化，形成易溶于水的硫酸鎂溶液，將溶液中的雜質(zhì)過(guò)濾后，通過(guò)加水稀釋?zhuān)吓欧艠?biāo)準(zhǔn)后外排。

1.3.3 亞硫酸鎂再生

亞硫酸鎂再生是最早使用的方法之一。脫硫后的亞硫酸鎂，經(jīng)脫水后進(jìn)行煅燒分解，生成二氧化硫和氧化鎂，氧化鎂循環(huán)利用，繼續(xù)脫硫，產(chǎn)生的二氧化硫制備工業(yè)硫酸，工藝如下：

MgO返回脫硫塔繼續(xù)用于脫硫。

2 氧化鎂脫硫工藝簡(jiǎn)介

2.1 漿液制備與輸送

將存儲(chǔ)倉(cāng)的氧化鎂粉計(jì)量后通過(guò)皮帶或絞龍輸送機(jī)輸送至漿液罐，加水?dāng)嚢柚苽涑裳趸V及氫氧化鎂混合漿液，用漿液泵輸送至脫硫塔，根據(jù)塔內(nèi)pH值確定輸送量。

2.2 循環(huán)泵及霧化系統(tǒng)

應(yīng)用常規(guī)脫硫塔吸收系統(tǒng)，集塔內(nèi)循環(huán)、脫硫、氧化為一體，每臺(tái)脫硫塔配備3層噴淋層，每層噴淋層有單臺(tái)循環(huán)泵供給，噴淋層配有相應(yīng)數(shù)量的霧化噴嘴，噴嘴噴淋覆蓋設(shè)計(jì)面積為100%，重疊率為200%，循環(huán)泵的額定流量必須滿(mǎn)足霧化需求。

2.3 煙氣系統(tǒng)的逆接觸

來(lái)自于鍋爐的煙氣經(jīng)過(guò)除塵后在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入脫硫塔，脫硫塔下部為漿液區(qū)，主要起到存儲(chǔ)漿液、曝氣氧化等作用。中上部為煙氣通道，脫硫過(guò)程中的霧化、反應(yīng)、吸收等過(guò)程在該區(qū)域進(jìn)行，經(jīng)過(guò)除塵后的煙氣與吸收塔內(nèi)的循環(huán)漿液滿(mǎn)足逆向接觸要求，以保證脫硫效果。

2.4 氧化及曝氣

氧化與曝氣在漿液池中進(jìn)行，使用1臺(tái)或2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)對(duì)漿液中的亞硫酸鎂通入空氣強(qiáng)制氧化，將不溶于水的亞硫酸鎂氧化成易溶于水的硫酸鎂溶液，減少塔內(nèi)沉積，方便其排出塔外。

3 影響脫硫率的因素及采用的措施

氧化鎂濕法脫硫被認(rèn)為是效率高、效果好的脫硫方式，但實(shí)際脫硫過(guò)程中，常常出現(xiàn)脫硫效果下降，繼而影響達(dá)標(biāo)排放的情況。因此，了解影響脫硫率的因素，對(duì)于設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能起到積極作用。

脫硫過(guò)程可被視作酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)的介質(zhì)是以煙氣為主，混合霧化的漿液的反應(yīng)空間。在吸收的過(guò)程中，酸堿中和時(shí)的反應(yīng)時(shí)間、液氣之間接觸面積和霧化漿液的pH值被視為影響脫硫率的主要因素。

3.1 反應(yīng)時(shí)間

反應(yīng)時(shí)間是設(shè)計(jì)值，是煙氣經(jīng)過(guò)脫硫區(qū)域所駐留的時(shí)間，其設(shè)計(jì)依據(jù)是額定負(fù)荷下的實(shí)際煙氣量。反應(yīng)時(shí)間的確定必須充分考慮最低噴淋層距離煙氣進(jìn)口的有效時(shí)間，該時(shí)間段不低于最低設(shè)計(jì)量，為漿液全面積覆蓋截面至煙氣進(jìn)口的反應(yīng)時(shí)間，以保證每層噴淋的脫硫效果。其噴嘴噴淋點(diǎn)在錐形噴淋至全覆蓋區(qū)域的高度，不得作為煙氣的有效空間。

對(duì)于最低噴淋層，脫硫效果較差，應(yīng)充分考慮噴嘴的覆蓋面和有效高度，如最大流量時(shí)仍無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工況要求，建議通過(guò)計(jì)算改變噴嘴形式或有效噴淋高度。

3.2 接觸面積

3.2.1 循環(huán)漿液量

漿液循環(huán)量高，液氣比就大，但液氣比并非衡量脫硫效果的主要因素。循環(huán)量越大，越接近噴嘴的臨界流量，其霧化效果就會(huì)越好，因此提高循環(huán)量是改善脫硫效果的手段之一。

3.2.2 霧化效果

噴嘴的霧化效果是決定脫硫效率的最重要因素。正常運(yùn)行的脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)排放不達(dá)標(biāo)的主要原因多是由噴嘴堵塞造成的，噴嘴霧化工況惡化是脫硫難以達(dá)標(biāo)的根本原因。

由于在脫硫塔內(nèi)需要對(duì)亞硫酸鎂進(jìn)行曝氣氧化，使?jié){液中硫酸鎂含量逐步增加，當(dāng)漿液中的硫酸鎂含量超過(guò)飽和狀態(tài)后，就導(dǎo)致硫酸鎂結(jié)晶的產(chǎn)生。如果使用過(guò)飽和狀態(tài)下的氧化鎂漿液繼續(xù)循環(huán)脫硫，漿液中包含尚未沉淀和正在形成的硫酸鎂微晶體，在脫硫漿液經(jīng)循環(huán)泵輸送至噴嘴過(guò)程中，由于漿液的粘滯性，貼近管壁側(cè)在流速不足以沖刷帶走管壁積淀物時(shí)，管壁緩流側(cè)將出現(xiàn)結(jié)晶(積垢)沉淀層。

隨著管壁沉淀層的增加，管線阻力增大，管線尾部壓力降低。由于噴嘴位置不同，工況惡劣處的霧化噴嘴流量減少，噴嘴部分位置出現(xiàn)漿液滯留，導(dǎo)致結(jié)晶體生成，部分有異物(編織袋等)或工況惡化處的噴嘴容易造成堵塞或部分堵塞。

噴嘴一旦發(fā)生堵塞現(xiàn)象，其霧化效果會(huì)一定程度下降，覆蓋能力及覆蓋面積也會(huì)受到影響，即脫硫效果受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致脫硫排放不達(dá)標(biāo)。

堵塞物質(zhì)的形成是不可逆的。一旦發(fā)生，必須停塔處理，否則會(huì)對(duì)生產(chǎn)及環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放帶來(lái)不利影響。

3.2.3 漿液pH值

脫硫是酸堿中和反應(yīng)，所以堿性越強(qiáng)，同等條件下對(duì)酸的中和能力越強(qiáng)，脫硫效果也就越好。但實(shí)際使用時(shí)，pH值增高，堿性增加，結(jié)垢的可能性也在增加，由于脫硫過(guò)程是逆向接觸，霧化漿液的pH值由高到低，進(jìn)入漿液池前可以達(dá)到5及以下。

應(yīng)將漿液池的pH值控制在合理范圍內(nèi)，過(guò)高容易結(jié)垢，過(guò)低則會(huì)影響反應(yīng)效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

氧化鎂濕法脫硫是一種成熟、高效的脫硫方式，需針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的不達(dá)標(biāo)問(wèn)題繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，保證設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行和理想的排放效果。■

［1］ 蔣文舉. 煙氣脫硝技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［2］ 郭東明. 脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［3］ 李兆東，王世和，王小明，等. 濕法煙氣脫硫噴嘴霧化特性研究[J]. 電力科技與環(huán)保，2006，22(4)：4-6.

［4］ 王中原，王倆，宋寶華. 氧化鎂濕法煙氣脫硫廢水處理技術(shù)探討[J]. 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010(3)：29-31.

Magnesium Oxide Desulfurization Process and Influencing Factors for Desulfurization Degree

LI Ran，DUAN Junni，LI Fang，LI Shigang
(TEDA Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

In recent years，following the high speed development of domestic economy，the extensive consumption of resources has caused poor air quality，which brings unfavorable influence on people’s health．Therefore，the nation has attached great importance on environmental protection．As a result，emissions from enterprises，especially desulfurization facilities of boilers are being strictly restricted．The magnesium oxide desulfuration mode，technical requirements and reasons affecting desulfurization effect were analyzed，aiming to provide reference to the increasing of magnesium oxide desulfurization rate.

magnesium oxide；desulfurization process；supersaturation；atomization effect；nozzle jam

TFT04.3

A

1006-8945(2016)08-0057-02

2016-07-03