淺談堿法煙氣脫硫工藝及技術(shù)改進(jìn)

王俊榮

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

在現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中，冶金、火電、玻璃等行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生含有SO2及酸霧的煙氣，SO2及酸霧是污染大氣的主要成分之一。嚴(yán)重的大氣污染對(duì)人民的身體健康、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步都會(huì)造成危害。因此控制SO2及酸霧的排放一直是國(guó)家大氣污染治理的主要目標(biāo)，要想從根本上解決酸雨的問(wèn)題，煙氣脫硫是最有效的辦法，因此煙氣脫硫裝置得以大力推廣應(yīng)用［1］。

2 堿法脫硫的工藝原理

目前貴溪冶煉廠采用了氫氧化鈉稀溶液脫除煙氣中SO2及酸霧的脫硫工藝，并成功用于生產(chǎn)運(yùn)行，其特點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、占地面積小、建設(shè)投資低。脫硫塔一般設(shè)置多層噴嘴進(jìn)行空塔噴淋，其脫硫原理是在脫硫塔內(nèi)噴淋一定濃度的氫氧化鈉稀溶液，氫氧化鈉稀溶液與煙氣中SO2及酸霧發(fā)生中和反應(yīng)，生成亞硫酸鈉和硫酸鈉，從而達(dá)到去除SO2及酸霧的目的。

脫硫液與煙氣中的SO2和酸霧接觸后會(huì)發(fā)生式（1）、（2）所示的中和反應(yīng)：

該過(guò)程中由于使用鈉堿作為強(qiáng)吸收液［2］，因此吸收系統(tǒng)中不會(huì)生成沉淀物，主要的副反應(yīng)為氧化反應(yīng)，Na2SO3氧化生成Na2SO4。

3 堿法脫硫中脫硫設(shè)備、脫硫劑的選擇

治理有色冶煉煙氣中的SO2的關(guān)鍵有兩個(gè)方面［3］：

（1）脫硫設(shè)備：保證煙氣與脫硫劑充分接觸，反應(yīng)完全，促使化學(xué)反應(yīng)順利高效進(jìn)行，反應(yīng)后又可實(shí)現(xiàn)煙氣的氣水分離，使得尾氣排放達(dá)標(biāo)，且不帶多余的水分。脫硫設(shè)備及其配套管道需耐腐蝕、一定的耐磨性，保證脫硫裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行［4］。

（2）脫硫劑：脫硫劑的選擇直接影響煙氣脫硫的效果，同時(shí)應(yīng)考慮副產(chǎn)物的產(chǎn)生，所以科學(xué)合理的脫硫劑應(yīng)是脫硫效率高、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、不易揮發(fā)便于運(yùn)輸、水溶性好、可方便操作且無(wú)二次污染的［5］。

3.1 NaOH 稀溶液脫硫劑

NaOH 水溶性好，可以配置任意濃度的脫硫液，根據(jù)煙氣條件及排放要求配置。NaOH 稀溶液脫硫劑與SO2的反應(yīng)迅速，脫硫效率高，且易于運(yùn)輸和存儲(chǔ)，不過(guò)采用NaOH 稀溶液脫硫劑成本較高、產(chǎn)生一定量的亞鈉廢水，氣溫低時(shí)容易形成亞鈉結(jié)晶，造成設(shè)備和管道堵塞。

3.2 石灰脫硫劑

石灰脫硫劑成本低，運(yùn)行費(fèi)用較低，但由于氫氧化鈣難溶于水，用石灰作為脫硫劑需設(shè)攪拌溶解槽及澄清池等設(shè)施，脫硫裝置較復(fù)雜；脫硫過(guò)程中與SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，極易造成設(shè)備和管道的堵塞；氫氧化鈣難溶于水，循環(huán)液中的氫氧化鈣含量低，脫硫效率不高，且不能適應(yīng)較高SO2濃度的煙氣。

3.3 氨水脫硫劑

氨水與煙氣中的SO2反應(yīng)迅速，脫硫效率高，裝置簡(jiǎn)單且容易操作。但氨水容易揮發(fā)，運(yùn)輸與存儲(chǔ)不便利，氨水本身容易對(duì)環(huán)境造成污染。各種脫硫劑工藝比較見(jiàn)表1。

表1 各種脫硫劑工藝比較

4 堿法煙氣脫硫的工藝特點(diǎn)

（1）工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備占地少，易操作，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制；

（2）脫硫效率高，一般在95%以上；

缺點(diǎn)是NaOH 稀溶液脫硫劑會(huì)產(chǎn)生亞硫酸鈉副產(chǎn)物，形成一定的廢水，當(dāng)亞硫酸鈉達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)形成結(jié)晶，堵塞設(shè)備及管道［6］。

5 堿法煙氣脫硫技術(shù)的改進(jìn)

目前采用氫氧化鈉稀溶液脫出煙氣中SO2及酸霧是常用的一種脫硫工藝，脫硫塔一般設(shè)置多層噴嘴進(jìn)行空塔噴淋，其脫硫原理是在脫硫塔內(nèi)噴淋一定濃度的氫氧化鈉稀溶液，氫氧化鈉稀溶液與煙氣中SO2及酸霧發(fā)生中和反應(yīng)，生成亞硫酸鈉和硫酸鈉，從而達(dá)到去除SO2及酸霧的目的。該裝置存在以下缺陷：一是不能根據(jù)煙氣中SO2的濃度實(shí)時(shí)調(diào)整脫硫液的濃度，二是不能適應(yīng)煙氣中較大SO2濃度的波動(dòng)，三是脫硫效率不高。

為了克服傳統(tǒng)堿法煙氣脫硫技術(shù)的缺點(diǎn)對(duì)該工藝進(jìn)行改進(jìn)，主要工藝過(guò)程是：在脫硫塔的入口煙道增設(shè)霧化噴嘴，霧化噴淋裝置包括多組霧化噴嘴、稀堿槽和濃堿槽， PLC 控制稀堿槽配置與煙氣中SO2濃度相適應(yīng)的脫硫液；位于煙管內(nèi)的霧化噴嘴根據(jù)PLC 設(shè)定的壓力噴射脫硫液脫出煙氣中的SO2和酸霧；脫硫塔下段噴淋含有一定濃度Na2SO3、NaOH的循環(huán)液進(jìn)一步脫出煙氣中的SO2及洗滌煙氣中多余的脫硫液；洗滌脫硫塔上部的除沫器脫出煙氣的水分，確保脫除煙氣中SO2及酸霧的脫除效率。

傳統(tǒng)堿法煙氣脫硫主要通過(guò)塔內(nèi)的多層噴淋進(jìn)行SO2的反應(yīng)吸收，工藝改進(jìn)后，在脫硫塔的入口煙道增設(shè)霧化噴嘴，經(jīng)霧化的氫氧化鈉稀溶液，大大提高了與SO2的反應(yīng)效率，煙管內(nèi)的霧化噴淋完成了主要的SO2吸收。未反應(yīng)掉的的稀氫氧化鈉溶液進(jìn)入脫硫塔底部進(jìn)行塔內(nèi)循環(huán)噴淋，塔內(nèi)只需設(shè)一層噴淋管，主要為洗滌回收煙氣中夾帶的氫氧化鈉溶液、其次對(duì)于煙氣中未反應(yīng)掉的SO2進(jìn)行再次的脫除。工藝改進(jìn)后，噴淋液與煙氣的液氣比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，在提高脫硫效率的同時(shí)大大降低了能耗；改進(jìn)后增設(shè)了PLC 控制的脫硫裝置能根據(jù)煙氣中SO2的濃度實(shí)時(shí)調(diào)整脫硫液的濃度來(lái)適應(yīng)煙氣中較大SO2濃度的波動(dòng)，具備較大的的操作彈性。

6 效果分析

貴溪冶煉廠熔煉二系統(tǒng)陽(yáng)極爐和硫酸三系列尾氣脫硫均采用了該工藝，表2 詳細(xì)闡述了熔煉二系統(tǒng)陽(yáng)極爐尾氣脫硫裝置的各項(xiàng)參數(shù)。

工藝改進(jìn)后，噴淋液與煙氣的液氣比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，噴淋循環(huán)量為100 m3/h，循環(huán)泵電機(jī)功率為45 kW·h，傳統(tǒng)的循環(huán)量為300 m3/h，循環(huán)泵電機(jī)功率為75kW·h，年節(jié)約電費(fèi)十余萬(wàn)元。

表2 熔煉二系統(tǒng)陽(yáng)極爐煙氣脫硫參數(shù)表

7 結(jié)論

綜上所述，堿法煙氣脫硫技術(shù)脫硫效率高，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，占地面積少，投資低，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，比較適合煙氣量較小且SO2濃度不高的煙氣，在有色行業(yè)具有一定的推廣價(jià)值。