某鋁用炭材料廠煙氣脫硫工藝路線分析

魏 敏，李 萍

（南京中電環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇南京 211102）

1 概述

某鋁用炭材料廠現(xiàn)有2臺(tái)焙燒爐和4臺(tái)煅燒爐，焙燒車間采用1 座76 室（15 料箱/室）敞開式焙燒爐和1 座56 室（15料箱/室）敞開式焙燒爐，煅燒車間采用132罐罐式煅燒爐4臺(tái)。焙燒爐煙氣總量為450 000nm3/h，焙燒爐煙氣中，含有粉塵、SO2、NOx、氟化物、焦油；煅燒爐煙氣總量為290 000nm3/h，煅燒爐煙氣中含粉塵、SO2、NOx，含量超出國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行凈化處理，以達(dá)到國家環(huán)保要求。

2 煙氣處理方案

經(jīng)分析煙氣參數(shù)發(fā)現(xiàn)，焙燒爐和煅燒爐煙氣量和二氧化硫濃度存在大的差異，其中煅燒爐煙氣量小但二氧化硫濃度極高，焙燒爐煙氣量相較煅燒爐大且二氧化硫濃度低，具體煙氣參數(shù)及排放限值如表1所示。

2）2臺(tái)焙燒爐的煙氣建一套脫硫凈化系統(tǒng)，脫硫裝置按100%負(fù)荷核定，風(fēng)機(jī)風(fēng)量按120%的負(fù)荷核定；4臺(tái)煅燒爐的煙氣建一套脫硫凈化系統(tǒng)，脫硫裝置按100%負(fù)荷核定，風(fēng)機(jī)風(fēng)量按120%負(fù)荷核定。

考慮到煙氣中除了二氧化硫和粉塵外還含有HF、焦油，煙氣凈化擬采用循環(huán)流化床半干法，吸附脫硫、除氟、除焦油處理工藝，主要工藝流程為煙氣首先進(jìn)入脫硫塔，通過脫硫劑吸附去除煙氣中的SO2、HF 及焦油，吸附反應(yīng)后的煙氣和脫硫產(chǎn)物顆?；旌线M(jìn)入脈沖布袋除塵器，在除塵器內(nèi)完成氣固分離，除去煙氣中的脫硫產(chǎn)物顆粒。完成氣固分離凈化后的凈化煙氣經(jīng)除塵器出口閥門進(jìn)入主排煙風(fēng)機(jī)，再經(jīng)主排煙風(fēng)機(jī)送入煙囪，排入大氣；工藝流程示意圖，如圖1所示。吸附脫硫塔出入口設(shè)煙氣再循環(huán)控制系統(tǒng)，保證反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速，確保吸附和脫硫反應(yīng)的正常進(jìn)行。

表1 煙氣參數(shù)

針對(duì)上述情況提出以下兩種煙氣方案：

1）2臺(tái)焙燒爐和4臺(tái)煅燒爐的煙氣匯總混合后一分為二，建兩套相同的煙氣凈化系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行。

圖1 工藝流程示意圖

脫硫劑采用消石灰，脫硫劑可直接外購，也可外購生石灰入廠進(jìn)行消化制備消石灰。布袋除塵器收集的物料大部分返回到吸收塔循環(huán)利用，其目的是使副產(chǎn)物中未反應(yīng)的吸收劑能繼續(xù)參加化學(xué)反應(yīng)，通過延長吸收劑顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間，以達(dá)到提高吸收劑的利用率、降低運(yùn)行費(fèi)用的目的，同時(shí)也是為了滿足塔內(nèi)流化床建立足夠的床層密度的需要，只有在塔內(nèi)建立了足夠的床層密度，才能保證噴入的冷卻水能得到充分的蒸發(fā)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3 煙氣處理方案比較分析

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行

經(jīng)計(jì)算，2臺(tái)焙燒爐和4臺(tái)煅燒爐的煙氣匯總混合后煙氣中二氧化硫濃度為2 370mg/m3（標(biāo)），混合煙氣溫度為根據(jù)半干法運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看該濃度略高，需要通過再循環(huán)煙道回流大約20%的煙氣量來稀釋煙氣中的二氧化硫，以確保最終二氧化硫排放值達(dá)到35mg/m3（標(biāo)）；稀釋后煙氣溫度約150℃，這樣的溫度條件對(duì)于半干法脫硫工藝來說較合適，因此采用回流煙氣稀釋的做法不會(huì)影響脫硫工藝的溫度條件。而焙燒和煅燒分別建一套煙氣凈化系統(tǒng)的情況下，針對(duì)焙燒爐煙氣，其二氧化硫濃度為1 000mg/m3（標(biāo)），采用半干法脫硫較容易達(dá)到排放濃度35mg/m3（標(biāo)）；針對(duì)煅燒爐煙氣，其二氧化硫濃度為4 500mg/m3（標(biāo)），在該濃度情況下采用半干法脫硫很難達(dá)到排放濃度35mg/m3（標(biāo)），經(jīng)計(jì)算需要大約煅燒煙氣的1.5倍煙氣量才能將二氧化硫濃度稀釋到較容易脫除到排放濃度限值，此時(shí)就需要焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)出口的一部分凈煙氣來參與煅燒爐煙氣稀釋，稀釋后煙氣溫度低于120℃，該溫度條件相對(duì)較低，不利于脫硫塔噴水的充分蒸發(fā)。

此外，對(duì)于焙燒煅燒煙氣混合后一分為二處理的方案來說，單套煙氣系統(tǒng)處理煙氣量為 440 000m3（標(biāo)）/h，而焙燒煅燒獨(dú)立建煙氣系統(tǒng)的方案來說，煅燒煙氣處理系統(tǒng)的煙氣量為650 000m3（標(biāo)）/h，經(jīng)過一系列的折算最終引風(fēng)機(jī)的選型風(fēng)量差別較大，焙燒煙氣系統(tǒng)和混合煙氣系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量相似，煅燒煙氣系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量約為其他兩種系統(tǒng)的1.5倍，在投資成本這一塊來說獨(dú)立建設(shè)脫硫裝置這種方案相對(duì)較高一些。

3.2 運(yùn)行成本

經(jīng)計(jì)算兩種方案的運(yùn)行成本。如表2，表3所示。

表2 混合煙氣方案

表3 獨(dú)立煙氣方案

年運(yùn)行時(shí)間按照7 920h 計(jì)算。

由上述表格可見，混合煙氣方案的運(yùn)行成本更低，較獨(dú)立煙氣方案的運(yùn)行成本約低100萬 /a。

4 結(jié)束語

本文從系統(tǒng)運(yùn)行情況和運(yùn)行成本兩個(gè)角度對(duì)焙燒爐煅燒爐的煙氣匯總混合后一分為二建兩套相同的煙氣凈化系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行、焙燒爐煅燒爐各建一套脫硫凈化系統(tǒng)這兩種方案進(jìn)行了對(duì)比分析，經(jīng)計(jì)算分析得出如下結(jié)論：煅燒焙燒煙氣混合后一分為二建立兩套煙氣凈化系統(tǒng)的情況下，其運(yùn)行成本低于獨(dú)立建立煙氣凈化系統(tǒng)低，系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷以及引風(fēng)機(jī)風(fēng)量選型也較獨(dú)立系統(tǒng)低，故選用焙燒爐煅燒爐的煙氣匯總混合后一分為二建兩套相同的煙氣凈化系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行這一種方案更好，節(jié)省運(yùn)行成本，減少投資成本，降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和難度。