雙堿法脫硫在有機熱載體鍋爐煙氣處理中的應用

莊偉東

（福建申遠新材料有限公司，福建 福州 350512）

福建申遠新材料有限公司（以下簡稱申遠新材料） 7.54×107kJ/h有機熱載體鍋爐于2018年1月建成投產。鍋爐以二類煙煤為燃料，在不設置煙氣處理的情況下，煙氣排放不能達到2014年7月1日執(zhí)行的GB13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》，該標準要求新建企業(yè)大氣污染物排放濃度限值：ρ（SO2）≤200mg/m3。

申遠新材料廠內配套有32%氫氧化鈉液堿儲罐，可以直接用管道送至鍋爐裝置，生石灰從市場取得。因此，有機熱載體鍋爐煙氣處理采用雙堿法脫硫技術比較方便和合理。

1 設計條件

申遠新材料有機熱載體鍋爐煙氣設計條件見表1。

2 工藝流程

表1 煙氣設計條件

申遠新材料7.54×107kJ/h有機熱載體鍋爐煙氣脫硫工藝流程如圖1。

本脫硫工藝流程主要包括3個系統(tǒng)。

2.1 脫硫劑儲存運輸系統(tǒng)

32%NaOH堿液由界區(qū)外管道輸送至脫硫系統(tǒng)鈉堿罐。生石灰CaO采用袋包裝粉末，送入倉庫儲存。定量供給至石灰漿液攪拌罐，按比例加水配成20%（質量分數）的Ca(OH)2溶液，通過電動閥輸送至再生池。

2.2 脫硫噴淋系統(tǒng)

脫硫塔設備選用5層噴頭霧化裝置，其中下面3層為脫硫用噴淋，上面2層是除霧器沖洗噴淋層（常閉）。

煙氣在脫硫塔內與吸收液發(fā)生反應，主要反應有：

①脫硫反應。

（1） 為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應；（2） 為再生液pH值較高時（高于9時），溶液吸收SO2的主反應；（3）為溶液pH值較低（5～9） 時的主反應。

②再生過程。

圖1 煙氣脫硫工藝流程圖

③ 氧化過程 (副反應)。

煙氣經過除霧器時，液滴由于慣性碰撞作用，煙氣中大粒徑水霧（≤75 mg/m3）被捕集脫除留在檔板上。因其中含有固態(tài)物，存在結垢的風險。因此需要定期對除霧器進行在線沖洗，沖洗介質為工業(yè)水，由除霧器沖洗水泵提供，沖洗水還可用于補充脫硫塔中的水分蒸發(fā)損失。

脫硫循環(huán)水的控制工藝指標pH值在9～12，液氣比2 L/m3，循環(huán)液密度1.15g/L。在相應的范圍內，脫硫效率可達92%以上。對脫硫效率影響最大的是pH值，通過調節(jié)pH值的高低來控制出塔氣體中SO2的含量，使排出煙囪氣體中ρ（SO2）小于200 mg/m3。

2.3 污泥處理排放系統(tǒng)

污泥在多級沉淀池中逐級累積在底部，采用污泥泵與壓濾機組合，過濾清水返回到循環(huán)池，濾餅外運。

3 主要設備

申遠新材料有機熱載體鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)主要設備見表2。

3.1 脫硫塔

脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的核心設備，其結構接近空塔，阻力低。該塔采用噴淋、除霧器一體結構，主體材質采用碳鋼+內襯花崗巖。脫硫塔內部選用5層噴頭霧化裝置，其中下面3層為脫硫用噴淋，上面2層是除霧器沖洗噴淋層（常閉）。

表2 主要設備表

除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴，其系統(tǒng)組成為：兩級除霧器，配備沖洗水系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)（包括管道、閥門和噴嘴）。除霧系統(tǒng)包括一臺安裝在下部的粗除霧器和一臺安裝在上部的細除霧器。

一級除霧器的上、下面和二級除霧器的下面設有沖洗噴嘴，由PLC實現自動沖洗。

4 工藝特點

該雙堿法脫硫系統(tǒng)主要有以下工藝特點：

1） 用NaOH脫硫劑，循環(huán)溶液中基本上是NaOH的水溶液，在循環(huán)系統(tǒng)中對設備、管道和泵類無腐蝕和堵塞現象。

2）吸收劑再生和脫硫渣沉淀均在塔外進行，減少了塔內結垢的可能性。

3）脫硫效率高，SO2吸收效率達92%以上。脫硫前后SO2組成見表3。

表3 脫硫前后物料組成

5 運行情況

2018年8月份運行數據見表4。

表4 2018年8月份運行數據

6 存在的問題

6.1 脫硫劑的加入控制

雙堿法脫硫工藝操作簡單，脫硫劑的加入控制是保證脫硫效率的關鍵。主要有幾個影響因素：生石灰的品質、石灰漿加入量、鈉堿液的加入量、石灰攪拌和停留時間。在保證脫硫劑質量的前提下，保持漿液均勻攪拌，盡量使CaSO3和CaSO4結晶沉淀，然后通過污泥泵排出。

6.2 脫硫水池溢出現象

脫硫水池內的水是逐級溢流的，正常在高液位運行。在初期運行發(fā)現脫硫循環(huán)水池偶有水滿溢出現象，檢查發(fā)現是操作的原因，在沖洗除霧器時閥門開度過大，即向脫硫塔內加入大量補充液位，導致本已高水位的脫硫循環(huán)池會滿水溢出；發(fā)現這一問題后及時改進了操作方法，采用小流量多頻次沖洗，消除了滿水溢出現象。

6.3 pH在線分析儀失敏現象

在線pH計安裝在循環(huán)池，正常運行時要求探頭要插入水面以下。當有提升負荷時，脫硫塔水份蒸發(fā)變大，補水不及時，水池水位下降，使得pH探頭露出水面，產生結垢結晶導致失敏。采取一系列措施后解決了問題，嚴格控制水位，同時降低探頭安裝高度，空池時提前用清水浸泡探頭。

7 結語

申遠新材料雙堿法脫硫系統(tǒng)經過1年多的運行，實現了國標中要求重點地區(qū)的達標排放，取得了良好的社會效益和經濟效益。