雙堿法脫硫工藝在頁巖磚廠煙氣治理中的應用

趙長軍

摘要： 采用雙堿法脫硫工藝處理唐山某頁巖磚廠隧道窯廢氣。實踐表明，廢氣排放指標均低于《磚瓦工業大氣污染物排放標準》（GB 29620-2013）。分析了工程設計、調試和運行中出現的問題，并提出解決方案。

Abstract： The double-alkali desulphurization process was used to treat the tunnel kiln exhaust gas of a shale brick factory in Tangshan. Practice shows that exhaust emission indicators are lower than the "Emission Standard for Air Pollutants in the Brick Industry" （GB 29620-2013）. This paper analyzes the problems in engineering design， debugging and operation， and proposes solutions.

關鍵詞： 雙堿法脫硫；頁巖磚；煙氣治理

Key words： double alkali desulphurization；shale brick；gas treatment

中圖分類號：X511 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0123-02

0 引言

隨著老式輪窯在磚瓦行業的淘汰和新型隧道窯的快速崛起，煤矸石頁巖磚在建筑行業中的地位越發突出，其生產過程中產生的大氣污染對當地環境質量的影響凸顯。針對磚瓦行業企業存在未按要求安裝除塵脫硫等環保設施、環保設施多數未正常運行、大氣污染嚴重等環境違法問題，環保部2017年開展了磚瓦行業環保專項執法檢查，全國共排查磚瓦企業32103家，發現18095家存在環境問題，占檢查企業的56%，地方環保部門對3354家企業進行了罰款，責令限期整改7189家，停產整治4870家，報請政府關停8743家[1]。因此必須對煤矸石頁巖磚生產過程中產生的污染加以關注和加強管理。

1 工程概況

唐山某頁巖磚廠是該地區重要的磚瓦生產企業，采用干燥與焙燒采用一次碼燒連續工藝，烘干窯熱源來自焙燒的窯余熱；隧道窯24h連續運行，年產6000萬塊頁巖標準磚。

生產廢氣主要來自隧道窯引燃廢氣和煤矸石自燃廢氣產生的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物。廢氣處理工程設計規模193114Nm3/h。隧道窯廢氣排放要求達到《磚瓦工業大氣污染物排放標準》（GB 29620-2013）中二氧化硫300mg/m3、氮氧化物200mg/m3、顆粒物30mg/m3要求[2]。

該廠隧道窯廢氣的特點為：①煙氣總量大，煙氣中硫含量高，約850mg/m3，且呈酸性；②受煤矸石等原材料影響，二氧化硫等污染物排放濃度變化很大。

針對以上廢氣特點和排放要求，通過對已投入運行的同行業脫硫系統設計文件和驗收資料，要達到預期的治理效果，同時兼顧技術成熟可靠性和經濟適用性，采用雙堿法脫硫工藝處理該廠隧道窯廢氣。

工藝流程為：窯爐煙氣→引風機→煙道→濕法脫硫塔→煙囪排放。

從窯爐引風機出來的煙溫110℃的廢氣，廢氣經煙道串聯進入脫硫塔進行脫硫反應。廢氣垂向進入脫硫塔，然后折向朝上運動，與逆向而下的脫硫漿液進行充分接觸以脫除其中的二氧化硫，脫硫塔上部內置管束除霧器。在脫硫塔內，煙氣中的二氧化硫被脫硫漿液洗滌并與其中的脫硫劑發生反應，反應生成的CaSO3落至塔底排出泵抽出進行處理排放，被氧化強制氧化生成硫酸鈣，塔內漿液由循環泵輸送至吸收塔上部經噴淋層霧化向下流動。凈化后煙氣經過除霧器除去霧滴及粉塵后，經凈氣煙道進入煙囪排放。自動投放堿液以維持塔內漿液濃度；排出漿液打入壓濾機處理。

2 主要處理單元

整個脫硫處理系統由6個單元組成，主要有煙道系統、脫硫塔系統、吸收劑制儲系統、石膏回收利用系統、工藝用水系統、自動控制系統組成。

2.1 煙道系統 窯爐引風機出來的煙氣溫度約為110℃左右，經過煙道進入吸收塔前的新建水平煙道，然后進入吸收塔。脫硫后的凈煙氣經管束除霧器后接至排氣筒前的水平煙道里，然后經由排氣筒排放到大氣中。

煙道均采用碳鋼材質煙道，脫硫塔之前的原煙氣段管道由于本身煙溫較高，不做防腐施工處理。脫硫塔之后的凈煙氣管道由于煙溫已降到露點，因此采用玻璃鱗片樹脂涂層進行防腐處理。原煙道、凈煙道都進行合理的保溫。

2.2 脫硫塔系統 脫硫塔系統包括脫硫塔本體及其配套設備。主要設備主要包括脫硫塔、循環泵、噴淋管、漿液噴嘴、風機、除霧器等輔助設備。

脫硫塔的主要功能是將原廢氣中的二氧化硫等氣體成分以及固體顆粒物予以脫除。此過程中，先生成的CaSO3被氧化后生成CaSO4沉淀物。噴淋層設在脫硫塔的上部，每個噴淋層都是由若干專用漿液噴嘴組成，其作用是將吸收液進行細化噴霧，與廢氣中的二氧化硫等進行充分接觸反應。脫硫塔內最頂層噴淋層上設置有管束除霧器，用于分離由廢氣所攜帶出的大部分吸收液。

本工程吸收塔塔體分上、下兩段，下段塔體Φ5x17m，上段塔體Φ2.68x15m，脫硫塔內部玻璃鱗片防腐面積500m2；吸收噴淋層采用雙向噴嘴，直徑5m，噴淋量：500m3/h；配套Φ5m高效管束式除霧器；設置吸收塔循環泵1臺，流量500m3/h，揚程17m，N=75kW。

脫硫島總壓力損失900 Pa，其中：吸收塔（含除霧器）800 Pa，總煙道（自脫硫島入口至煙囪入口）100 Pa。

2.3 吸收劑制儲系統 外購氧化鈣粉由卡車運至廠內儲藏間中備用，儲藏間容積不小于窯爐2天使用量。氧化鈣粉經人工投放后進入消化池內進行化漿，與水攪拌混合成濃度10%的漿液，由供漿泵輸送至吸收塔。吸收劑制備存儲系統設置頂入式漿液罐攪拌器1臺，N=15kW；石灰漿液池1座，采用混凝土結構，有效容積20m3；石灰漿液泵1臺，流量：5m3/h，揚程H=15m，功率：N=2.2kW。

2.4 石膏回收利用系統 設計氧化風機1臺，流量10Nm3/min，壓力49kPa，N=37kW；石膏排出泵1臺，流量15m3/h，揚程H=60m；板框壓濾機1臺，過濾面積30m2，N=3kW；濾液泵1臺，流量20m3/h，揚程H=20m，N=4kW；濾液池1座，混凝土結構，有效容積：80m3，Φ5000x4500；頂入式濾液罐攪拌器1臺，N=7.5kW。

2.5 工藝用水系統 脫硫塔內的吸收液蒸發外排會造成脫硫塔系統的水損耗，為了維持整個廢氣處理設施的水平衡，須對脫硫系統進行定期補水。項目設置水箱1座，采用鋼筋混凝土結構，內壁涂防腐層，容積：40m3；工藝水泵1臺，流量：30m3/h，揚程：45m，N=15kW。

2.6 自動控制系統 工程配置PLC系統1套、主塔液位計2套、漿液罐液位計3套、pH計1臺、智能電磁流量計3臺。

3 調試與運行

該工程于2017年9月竣工，經調試運行，隧道窯煙氣中最大排放濃度為：二氧化硫196mg/m3、氮氧化物168mg/m3、顆粒物25.6mg/m3，均滿足《磚瓦工業大氣污染物排放標準》（GB 29620-2013）新建企業標準。

4 總結與建議

①本工程隧道窯煙氣經過雙堿法（NaOH-Ca（OH）2）工藝治理后，尾氣排放能夠滿足行業排放標準，達到預期目的。②本脫硫工程運行至今，雖然產品規模和產量隨季節調整較大，導致產生的含污染物廢氣總量有較大變化，但仍能排放標準要求，繼續發揮良好的環境效益。③建議磚瓦企業隨著治理技術的發展進一步改進脫硫設備的自動化水平，并安裝自動在線監控設施以應對越來越嚴峻的環保要求。

參考文獻：

[1]關于磚瓦行業環保專項執法檢查開展情況的通報.環境保護部，2018年1月5日.

[2]GB 29620-2013，磚瓦工業大氣污染物排放標準[S].環境保護部，2013年9月17日.

[3]胡振華，潘劍波.鉛冶煉煙氣治理技術進步研究[J].湖南有色金屬，2002（01）.