淺析小石灰窯低溫脫硫脫硝一體化技術

孫海燕

大連凱拓科技有限公司 遼寧大連 116000

近年來小石灰窯脫硫脫硝提上日程，由于石灰窯的特殊性，對小石灰窯來說既要能夠達標排放甚至達到超凈排放標準，也要經濟合理占地小。臭氧可以實現同時脫硫脫硝，進而應用臭氧的強氧化性實現將NO氧化變為高價態的NOX，接著在洗滌塔之中把高價態NOX以及SO2同時吸收以及轉化變為一種溶于到水之中的物質，進而實現將其進行脫除的目的[1]。

1 脫硫脫硝一體化工藝描述

脫硝利用臭氧發生器制備臭氧，通過布氣裝置把臭氧氣體均布到煙氣管道截面，在管道中設置煙氣混合器，使臭氧與含NOX的煙氣在煙氣管道中充分混合并發生氧化反應。將煙氣中的NOX氧化為容易吸收的NO2和N2O5。再利用鈣法脫硫洗滌塔，對NO2和N2O5進行吸收反應，生成Ca(NO3)2與Ca(NO2)2，最后再與硫酸鹽一起排放至沉淀池沉淀后外排，石膏清出后綜合利用。

其主要反應式為：

NO+O3=NO2+O2

2NO2+O3=N2O5+O2

4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O

N2O5+ Ca(OH)2= Ca(NO3)2+H2O

脫硫劑及吸收劑為石灰(Ca(OH)2)。在洗滌吸收塔內，煙氣中的SO2、高價態氮氧化物與石灰漿液反應后生成CaSO3、Ca(NO2)2、Ca(NO3)2，生成的CaSO3在塔漿液池就地強制氧化為石膏，石膏經沉淀池沉淀后定期清出綜合利用，Ca(NO2)2、Ca(NO3)2溶于水，達到一定濃度后排放。

2 工藝配置

2.1 概述

本文工程案例為山西晉城某石灰窯低溫脫硫脫硝一體化工程。本工程設置一臺引風機，克服換熱、除塵、脫硫、脫硝系統阻力。從除塵器出口煙道上引出的煙氣，經過風機、臭氧布氣裝置與煙氣混合，將氮氧化物氧化后進入吸收塔。吸收了氮氧化物及二氧化硫后的飽和濕煙氣，經塔頂排放至煙囪后排入大氣。

2.2 工藝配置

工藝配置含煙氣系統、臭氧制備系統及與煙氣混合系統、NOx、SO2吸收系統、石灰漿液制備系統、石膏脫水以及廢水排放系統、工藝水系統。其中重難點技術在臭氧制備系統及與煙氣混合系統NOx、SO2吸收系統。

（1）臭氧制備系統及與煙氣混合系統。根據本工程案例煙氣中NOX的含量，計算所需要的臭氧設備為1臺20kg/h的臭氧發生器，配置氣源控制系統，冷卻水系統及配套齊全的自動控制（PLC）、檢測儀器等。氣源采用氧氣源。

為了使臭氧與煙氣中的NOX充分混合,從臭氧發生器出來的臭氧氣體通過煙氣布氣裝置，均勻的通入需治理的煙氣煙道中，然后再通過煙氣混合器使煙氣產生揣流，保證臭氧與煙氣中的NOX能夠充分接觸而發生反應。由于臭氧與NOX的反應非常快速，基本不會受到SO2的影響，因此不需要額外增加設備，只需要在煙氣管道中進行即可。布氣裝置與煙氣混合器的總壓損不超過300Pa。

（2）NOx、SO2吸收系統。吸收塔總共設置三層噴淋裝置，每一層噴淋裝置之中可以布置12個空心錐噴嘴，其噴淋層的上部可以設置有除霧器。漿液噴淋系統一般包括有噴淋組件以及噴嘴，一個噴淋層通過帶連接直管的母管制漿液而分布在管道以及噴嘴中構成，噴淋組件以及噴嘴的布置設計為均勻覆蓋吸收塔的橫截面之中，同時達到要求的噴淋漿液覆蓋率，促使吸收漿液同煙氣之中充分結合，確保在適當的液/氣之下可以實現95%的脫硫效率，并且也會在吸收塔的內部不出現結垢。吸收塔可以設置兩級除霧器，布置在的吸收塔頂部最后一個噴淋組件的上端，煙氣可以穿過循環漿液噴淋層后，接著在連續流經兩層除霧器出過其包含的漿液霧滴。煙氣在經過兩級除霧以后，其煙氣攜帶的水滴含量應該低于75mg/Nm3（干基）。除霧器清洗系統也可以間斷進行運行， 應用自動控制系統。在塔中設置漿液氧化裝置，確保氧化空氣可以將脫硫反應之中生成的半水亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O)氧化成為硫酸鈣同時結晶生成石膏(CaSO4·2H2O)[2]。

2.3 本工程案例技術難點分析

根據實際工程案例本工藝的技術難點在于如何控制好臭氧用量的控制，本工程案例采用了自動控制通過尾氣中NOx的含量來控制臭氧的使用量，并且通過專利技術布置臭氧的噴射位置及臭氧混合的均勻程度，來控制臭氧用量，通過不斷的調試和實驗最終位置定在引風機入口水平煙道處，且使用專利分布器，使臭氧混合氣與煙氣均勻混合并迅速發生反應，將NO氧化為NO2，避免臭氧不足或過量而影響氧化效果及對后續設備造成影響。通過控制的含量控制臭氧的用量取得了初步成果。能基本將NO氧化又不會對后續設備造成影響。充分氧化后的NOx進入脫硫脫硝塔中通過堿液將二氧化硫及氮氧化物脫除徹底，脫硫效率達98%，脫硝效率打99%，第三方檢測結果顯示氮氧化物檢測不出。二氧化硫在30以下。符合超凈排放標準[3]。

3 結論

本技術通過在實際工程案例中的應用非常成功，實際工程工藝設備簡單易操作，自動化程度高，一次性投資成本低，運行成本為傳統脫硫脫硝的1/2，脫硫脫硝效果好，非常適合這種小石灰窯及豎爐等窯爐。截止到2020年1月用用本技術的小窯爐已達到30多套。且運行良好。 本技術在未來工業窯爐的脫硫脫硝中前景廣闊。