氧化鎂脫硫在化工自備鍋爐中的應(yīng)用

孫鳴（中材科技股份有限公司，江蘇南京210082）

氧化鎂脫硫在化工自備鍋爐中的應(yīng)用

孫鳴（中材科技股份有限公司，江蘇南京210082）

中國二氧化硫排放總量已居世界第一,其中50%以上的排放來自于燃煤鍋爐排放,濕法脫硫是減少SO2排放的主要手段。氧化鎂脫硫工藝有投資少、運行費用低、設(shè)備簡單、無二次污染等特點，本文介紹了該工藝在一臺化工自備鍋爐（75t/h）中的實踐應(yīng)用，對主要設(shè)計參數(shù)及運行流程進行了簡單描述。

氧化鎂脫硫；化工自備鍋爐

我國是世界上SO2排放量最大的國家之一，年排放量接近2000萬噸，煤炭占比過高的能源結(jié)構(gòu)是造成SO2排放量過高的主要原因。目前，能源結(jié)構(gòu)無法迅速改變，對燃用煤炭產(chǎn)生的煙氣進行脫硫處理，成為降低SO2排放量的主要途徑。

濕法脫硫技術(shù)是應(yīng)用最廣的煙氣脫硫技術(shù)(FGD)。其優(yōu)點是設(shè)備簡單，氣液接觸良好，脫硫效率高，吸收劑利用率高，處理能力大，運行費用較低。根據(jù)吸收劑不同，濕法脫硫工藝有石灰石-石膏法、氧化鎂法、鈉法、雙堿法、氨法、海水法等。

其中，氧化鎂脫硫，是一種較為成熟的脫硫工藝，在日本、臺灣、東南亞得到了廣泛應(yīng)用，但在中國大陸應(yīng)用實踐較少，特別是中小型鍋爐。本文中介紹了氧化鎂脫硫工藝在一臺化工自備鍋爐煙氣脫硫的應(yīng)用實例。

1 氧化鎂脫硫的工藝介紹

1.1 反應(yīng)機理

氧化鎂脫硫機理與氧化鈣脫硫機理相似，都是堿性氧化物與水反應(yīng)生成氫氧化物，再與二氧化硫等酸性物質(zhì)反應(yīng)生成亞硫酸溶液進行酸堿中和反應(yīng)，氧化鎂反應(yīng)生成亞硫酸鎂和硫酸鎂，生產(chǎn)的亞硫酸鎂氧化后生成硫酸鎂。

脫硫工程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

當(dāng)對副產(chǎn)物進行強制氧化制MgSO4·7H2O出售時

1.2 主要優(yōu)點

氧化鎂脫硫工藝，具有效率高、費用低、不易堵塞、運行可靠等特點。

u脫硫效率高

在化學(xué)反應(yīng)活性方面氧化鎂要遠遠大于鈣基脫硫劑，在其它條件相同的情況下氧化鎂的脫硫效率要高于鈣法的脫硫效率。一般情況下氧化鎂的脫硫效率可達到95-98%以上，而石灰石/石膏法的脫硫效率僅達到90-95%左右。

u運行費用低

決定脫硫系統(tǒng)運行費用的主要因素是脫硫劑的費用和電耗的費用。氧化鎂的價格比碳酸鈣高一些，但是脫除同樣SO2等酸性物質(zhì)，氧化鎂的用量是碳酸鈣的40%；

濕法脫硫的液氣比直接關(guān)系到電耗等運行費用，較小的液氣比、循環(huán)漿液噴淋量，可大大降低循環(huán)泵的運行功率，可以減少很大一部分運行費用。對石灰石石膏工藝而言，液氣比一般都在15L/m3以上，本項目中液氣比僅為5.53 L/m3。

u不易結(jié)垢，不會堵塞，運行可靠

氧化鎂脫硫產(chǎn)生的脫硫產(chǎn)物（硫酸鎂）是一種溶解度很大的物質(zhì)，因此在脫硫反應(yīng)過程中，不似石灰石石膏工藝會產(chǎn)生結(jié)垢或堵塞的問題，能保證整個脫硫系統(tǒng)能夠安全有效的運行，同時漿液PH值控制在6.0-6.5之間，在這種條件下設(shè)備腐蝕問題也得到了一定程度的解決。總的來說，氧化鎂脫硫在實際工程中的運行可靠性很高。

2 工程介紹

2.1 工程概況

本項目建有75t/h鍋爐一臺，需對原有脫硫系統(tǒng)進行技術(shù)升級，在進行多輪技術(shù)對比后，選擇了氧化鎂脫硫工藝，在進行詳細設(shè)計后，脫硫系統(tǒng)主要參數(shù)如下：

鍋爐型號最大連續(xù)蒸發(fā)量單臺鍋爐耗煤量鍋爐排煙最高溫度鍋爐排煙最低溫度鍋爐排煙平均溫度燃用煤收到基硫脫硫設(shè)備入口煙氣處理量（工況）脫硫設(shè)備入口SO2濃度化學(xué)計量比MgO/去除的SO2 SO2脫除率液氣比（工況）氧化鎂（規(guī)定品質(zhì),≥80%）SOx以SO2表示除霧器出口液滴含量吸收塔型式流向（順流/逆流）空塔流速漿液pH值吸收塔總高度吸收塔直徑吸收塔材質(zhì)殼體/內(nèi)襯循環(huán)泵流量循環(huán)泵揚程噴淋層數(shù)單位/ t/h t/h℃℃℃% m3/h mg/Nm3mol/mol % L/m3Kg/h mg/Nm3mg/Nm3/ / m/s / m m / m3/h m層數(shù)值UG-75/5.3-M8 75*1.1101501301421.516000015001.05≥97.335.53209.140＜75噴淋塔逆流3.5395.5-628.24碳鋼/玻璃鱗片295 22 3

2.2 工藝流程

2.3 工藝簡述

鍋爐煙氣由引風(fēng)機送入脫硫塔內(nèi)，脫硫塔采用空塔結(jié)構(gòu)的方式，塔內(nèi)布置3層霧化噴淋層，在滿足吸收SO2所需的比表面積的同時，還可滿足不同鍋爐負荷和含硫量的要求，把噴淋造成的壓力損失減少到最小。每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，交叉布置，噴嘴采用空心錐噴嘴。脫硫塔內(nèi)噴淋出的霧化Mg (OH)2溶液充分吸收SO2、SO3、HCl和HF等酸性氣體，生成MgSO3等脫硫產(chǎn)物。

在吸收塔頂部設(shè)置二級折流板除霧器，利用水膜分離原理實現(xiàn)氣水分離。當(dāng)帶有液滴的煙氣進入人字形板片構(gòu)成的狹窄、曲折的通道時，由于流線偏折產(chǎn)生離心力，將液滴分離出來，液滴撞擊板片，部分黏附在板片壁面上形成水膜，緩慢下流，匯聚成較大的液滴落下，從而除去煙氣中懸浮的濕氣和漿液霧滴。另外除霧器配備一套工藝水沖洗設(shè)備在一級除霧器前后方和二級除霧器前方設(shè)置水沖洗系統(tǒng)，用作除霧器的日常運行沖洗，防止除霧器的堵塞。

脫硫產(chǎn)物落入吸收塔底，在吸收塔底部由曝氣鼓風(fēng)機鼓入了大量的壓縮空氣，使反應(yīng)生成的MgSO3強制氧化成MgSO4。同時落入脫硫塔塔底的吸收液經(jīng)漿液循環(huán)泵重新輸送至吸收塔上部噴淋區(qū)，繼續(xù)與煙氣發(fā)生反應(yīng)。

吸收塔塔底漿液經(jīng)循環(huán)使用后，其中的Cl-濃度將不斷增大，部分煙氣中的懸浮固體如粉塵等在吸收過程被洗滌下來落入吸收塔底，使得粉塵濃度不斷增加，副產(chǎn)物亞硫酸鎂（大部分已氧化為硫酸鎂）、硫酸鎂也逐漸累積。為了確保系統(tǒng)的安全運行及物料、熱量平衡，定期從吸收塔底外排部分循環(huán)液。

排出的脫硫產(chǎn)物經(jīng)多級曝氣、分級沉淀、pH值調(diào)整后，可達到廢水三級排放要求直接排放，少量固體殘留物與爐渣一并定期處理，不產(chǎn)生新的二次污染物。

最后凈化后的煙氣從脫硫塔出口，進入煙囪排入大氣。

3 結(jié)語

本工程2014年6月開工建設(shè)，2014年12月正式投產(chǎn)使用，實際二氧化硫排放濃度長期低于20mg/m3，優(yōu)于設(shè)計及國家排放濃度要求，提前達到目前國內(nèi)最為嚴(yán)格的“超低排放”要求（35mg/m3），各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)達到國內(nèi)先進水平。

同時，該工程間或?qū)雍竺磕隃p少SO2排放量1190噸，能有效的減少對當(dāng)?shù)貐^(qū)域大氣環(huán)境的污染，并使企業(yè)在發(fā)展的同時，對環(huán)境的污染降到最低，提升企業(yè)社會公眾形象，提高企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力與競爭力。

本工程是氧化鎂法工藝在化工自備鍋爐的典型應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟及社會效益，為該工藝的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

[1]曹霞，陳秀萍，淺談氫氧化鎂法脫硫技術(shù)，《有色冶金設(shè)計與研究》，2000年3月，第21卷第1期，47-51.

[2]陳向鋒，劉曉慧，氫氧化鎂在煙氣脫硫中的應(yīng)用，《海湖鹽與化工》，第35卷第3期，34-36.