MSN綜合高效煙氣凈化工藝研究

宋遠(yuǎn)強，周 玉，胡 譽，柳知非，孫好芬

(青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033)

近年來，我國重工業(yè)發(fā)展迅猛，各類燃煤熱電廠如雨后春筍般拔地而起，在為經(jīng)濟發(fā)展作出重大貢獻的同時，對大氣的污染程度卻也日益增加，其中主要污染物是氮氧化物和二氧化硫，全國二氧化硫總排放量的一半是燃煤電廠所排放的[1]，而酸雨的構(gòu)成主要是因為SO2排放量大。脫硫技術(shù)依據(jù)其煤炭的燃燒過程將處理階段分為燃燒前的燃料脫硫、燃燒中的脫硫和燃燒后的脫硫三種[2]。為控制其產(chǎn)生的污染，工業(yè)中常使用的脫硫技術(shù)為濕法石灰石-石膏法脫硫技術(shù)。由于原料價格低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點，傳統(tǒng)FGD脫硫技術(shù)在我國國內(nèi)廣泛使用，但該技術(shù)也由于副產(chǎn)物利用率低、裝置易發(fā)生堵塞結(jié)垢等問題得不到更好解決而飽受詬病；與之相比，氧化鎂法不僅彌補了傳統(tǒng)FGD技術(shù)存在的缺陷，脫硫工藝的脫硫率大大提高，而且副產(chǎn)品七水合硫酸鎂可以用做鎂肥、運行更加穩(wěn)定。為更好提高煙氣處理效率，結(jié)合兩者優(yōu)勢， MSN綜合高效煙氣凈化工藝被提出。

1 MSN脫硫脫硝一體化工藝簡介

MSN工藝(Magnesium oxide desulfurization denitration )，M指的是吸收劑為氧化鎂，S指代要除去的二氧化硫，N指代要除去的氮氧化物。

MSN工藝擬定工藝系統(tǒng)主要由以下6個子系統(tǒng)組成：煙風(fēng)系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、脫硫脫硝一體化系統(tǒng)、副產(chǎn)品處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。本文重點介紹煙風(fēng)系統(tǒng)、脫硫脫硝一體化系統(tǒng)、副產(chǎn)品處理系統(tǒng)與廢水處理系統(tǒng)[3]。

入口的二氧化硫濃度、煙氣流量、含塵量等參數(shù)都會影響到氧化鎂法的脫除效率[4]，其中，入口的二氧化硫濃度、煙氣流量等因素對脫硫效率的影響較大。

煙風(fēng)系統(tǒng)包括靜電除塵器、增壓風(fēng)機、煙氣換熱器(GGH)和煙囪。原煙氣通過使用靜電除塵器除塵后，然后由增壓風(fēng)機進行增壓，再經(jīng)過GGH降溫后進入脫硫塔脫硫；脫硫后的凈煙氣在進入脫硝塔前由增壓風(fēng)機進一步增壓，經(jīng)過脫硝后進入GGH升溫至所需要的出口煙溫，最終排入大氣。在MSN工藝中，在增壓風(fēng)機的使用數(shù)量和安放位置會與傳統(tǒng)工藝有較大差異。

2 脫硫脫硝一體化系統(tǒng)

2.1 脫硫塔

2.1.1 基本構(gòu)造

一般的脫硫塔中有循環(huán)泵、鼓風(fēng)機、攪拌器、鼓泡器、除霧器以及噴淋裝置等[5]。脫硫漿液從脫硫塔漿液池通過漿液循環(huán)泵將其輸送至漿液噴淋裝置，噴嘴將其均勻噴出;使流動的煙氣與脫硫漿液相遇，使煙氣與漿液充分接觸，產(chǎn)生脫硫效果，最后吸收了二氧化硫的氫氧化鎂漿液流入漿液池。各設(shè)備的布置有如下目的：攪拌器在底部攪拌漿液，目的是為了漿液濃度分布均勻，防止脫硫塔底部結(jié)垢；鼓泡器進行鼓泡，掀起固體沉淀，擾動流層避免上下分層；除霧器可以降低煙氣濕度，使得霧氣中的硫酸鎂液滴冷凝回流，既有助于減少隨煙氣帶走的水分，降低補充的工藝水耗水量，又能維持吸收塔內(nèi)液位要求；循環(huán)泵可以循環(huán)抽取漿液噴淋，富集硫酸鎂。

2.1.2 設(shè)計特色

(1)MSN工藝擬采用氧化鎂濕法三倉式脫硫技術(shù)。吸收塔自下而上分為三倉:下倉漿液池、中倉洗滌區(qū)、上倉氣體區(qū)。下倉漿液池為吸收劑漿液液面以下的區(qū)域，用于儲存脫硫劑、氧化脫硫產(chǎn)物；中倉洗滌區(qū)為漿液池液面以上到噴淋層之間的區(qū)域；上倉氣體區(qū)為吸收塔內(nèi)噴淋層以上的區(qū)域，裝有除霧器以及水沖洗系統(tǒng)。三倉由隔板相隔開，原煙氣在中倉洗滌區(qū)噴淋后通過與下倉相連的通道進入漿液池強制氧化，然后通過管道流入上倉。

(2)為避免煙氣遇冷水倒流與固體物沉積，MSN工藝中吸收塔煙道的入口段設(shè)計為傾斜狀。

(3)在脫硝塔中擬加入旋流板，擴大煙氣與脫硝漿液的反應(yīng)面積，增加脫硝效率，有效脫去氮氧化物。

2.2 脫硝塔

通過脫硫處理的煙氣中仍含有部分的氮氧化物，因此煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機增壓后會進入脫硝塔進一步脫硝。在脫硝塔中，氮氧化物會被添加到吸收劑漿液的氧化劑過氧化氫氧化，從而變得易溶于水，與氫氧化鎂發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物硝酸鎂。

3 副產(chǎn)品與廢水處理系統(tǒng)

3.1 脫硫副產(chǎn)物處理

副產(chǎn)物的處理主要方式有兩種：(1) 脫硫塔廢棄液強制氧化后的主要成分為硫酸鎂，經(jīng)過循環(huán)富集使得硫酸鎂濃縮后，重結(jié)晶獲得七水合硫酸鎂。該項技術(shù)的前期投資少，可以制革、造紙、造瓷等。(2) 在脫硫塔脫硫過程中用抑制劑抑制亞硫酸鎂被氧化為硫酸鎂，重結(jié)晶亞硫酸鎂，通過干燥煅燒可以得到二氧化硫和氧化鎂，氧化鎂作為脫硫原料可以回用制備氫氧化鎂漿液，二氧化硫可以富集制硫酸。由于二氧化硫收集易發(fā)生泄露，因而，MSN工藝中，將采用第一種處理方法[8]。

3.2 脫硝副產(chǎn)物處理

脫硝塔中的脫硝副產(chǎn)物主要為硝酸鎂。一方面，硝酸鎂溶液經(jīng)濃縮重結(jié)晶后可以獲得硝酸鎂晶體，直接用于制農(nóng)肥；另一方面，將富集的硝酸鎂溶液用濃漿泵排出后在反應(yīng)池內(nèi)與石灰乳進行反應(yīng)并陳化放置，而后將漿液過濾便可獲得硝酸鈣濾液和氫氧化鎂濾餅。浸洗濾餅，加水制成漿液后可循環(huán)用于脫硫和脫硝工段。硝酸鈣濾液可以與脫硫副產(chǎn)物硫酸鎂反應(yīng)獲得石膏晶須。

MgSO4+Ca(NO3)2=Mg(NO3)2+CaSO4(晶須)

Mg(NO3)2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+Ca(NO3)2

3.3 廢水處理系統(tǒng)

脫硫塔廢棄液中除硫酸鎂外，還含有亞硫酸鎂與亞硫酸氫鎂，為降低廢水COD，需要在脫硫塔下部漿液池利用鼓風(fēng)機強制曝氣氧化。脫硝塔廢水處理原理相似。在CaSO4結(jié)晶得到副產(chǎn)物后剩余的廢棄液中，除了懸浮物、氮氧化物之外，還會存在少量有機污染物。對于這些物質(zhì)，目前多是通過中和、沉淀、混凝、泥漿脫水等方法進行處理。處理后的廢棄液可以重新作為工藝水循環(huán)使用，或者利用再生水滲濾系統(tǒng)將水凈化。

4 結(jié)論

MSN工藝系統(tǒng)既融合了傳統(tǒng)FGD脫硫系統(tǒng)的基本構(gòu)造，同時又在其基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了脫硫脫硝一體化，將FGD裝置安全可靠、功能完整的和氧化鎂脫硫法污染小、效率高的特點相結(jié)合，操作流程合理、順暢，必定可為我國脫硫事業(yè)作出新的貢獻，在煙氣處理、環(huán)境保護方面發(fā)揮巨大作用。