某燒結(jié)磚廠隧道窯脫硫除塵系統(tǒng)改造

李國(guó)銳

（山西省陽(yáng)泉市環(huán)境科學(xué)研究所， 山西 陽(yáng)泉 045000）

某燒結(jié)磚廠地處北方地區(qū)，屬于大氣重點(diǎn)控制區(qū)。該廠始建于2003 年，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年生產(chǎn)6 000萬(wàn)塊燒結(jié)磚，燒成窯爐為2 條130 m 的隧道窯，配套建設(shè)有1 座濕法脫硫除塵器（鈉鈣雙堿濕式脫硫工藝），由于脫硫除塵器設(shè)計(jì)缺陷等問(wèn)題，致使設(shè)施煙氣處理效果不佳。隨著當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻各地治污要求也越來(lái)越嚴(yán)，故該廠現(xiàn)有的脫硫除塵系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)有環(huán)境保護(hù)要求。本文就該廠窯爐配套脫硫除塵系統(tǒng)改造進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

1 隧道窯相關(guān)技術(shù)參數(shù)

該廠燒結(jié)焙燒工藝采用的2 條130 m 拱形窯的頂隧道窯，窯體安裝有燃燒、排煙、余熱利用、冷卻、車底冷卻壓力平衡、溫度壓力測(cè)試和窯車等系統(tǒng)。通過(guò)出口拉引機(jī)將載有磚的窯車送到卸磚段，用人工將磚卸下并運(yùn)到成品堆場(chǎng)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后出廠。

所用焙燒窯主要技術(shù)參數(shù)：隧道窯尺寸：137 m×3.3 m×2.65 m；窯爐燒成周期：41.91 h；窯爐燒成溫度：1 050 ℃；窯爐燒成成品率：97.5%；坯體入窯水分：＜5%；冷卻通風(fēng)溫度：室溫；排煙溫度：150 ℃；窯內(nèi)容車數(shù)：16 輛；窯車規(guī)格尺寸：4 350 mm×4 660 mm×840 mm；每車碼坯層數(shù)：12 層；窯車進(jìn)車方式：液壓頂車；冷卻方式：集中風(fēng)冷(機(jī)械供風(fēng))；排煙方式：分散排煙（機(jī)械排煙）；合格率：＞95%。

2 原脫硫除塵系統(tǒng)存在的問(wèn)題

目前，據(jù)實(shí)地勘察該燒結(jié)廠隧道窯兩條隧道焙燒窯，隧道窯配套建設(shè)有一座濕法脫硫除塵器（鈉鈣雙堿濕式脫硫工藝），含塵廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)（風(fēng)量約70 000 m3/h）引至濕法脫硫除塵器，通過(guò)噴淋增濕并離心分離原理實(shí)現(xiàn)脫硫除塵。脫硫除塵系統(tǒng)存在著設(shè)施設(shè)備運(yùn)行不合理的諸多問(wèn)題：隧道窯產(chǎn)生煙氣量和脫硫除塵器設(shè)計(jì)處理煙氣量不匹配，導(dǎo)致窯爐外排煙氣處理不完全；脫硫塔設(shè)計(jì)的煙氣與脫硫劑接觸時(shí)間短，脫硫塔吸收效率較低；窯體煙道設(shè)計(jì)存有缺陷，脫硫塔、配套風(fēng)機(jī)及管路腐蝕嚴(yán)重，管路出現(xiàn)了破損點(diǎn)；加灰、加堿系統(tǒng)不能根據(jù)脫硫效果及時(shí)調(diào)整加減量；人工加灰、加堿進(jìn)行攪拌，工作效率低不能保證脫硫除塵系統(tǒng)全時(shí)正常運(yùn)行；脫硫系統(tǒng)出碴系統(tǒng)不合理，出渣不及時(shí)。

根據(jù)以上出現(xiàn)的問(wèn)題，該廠需重新對(duì)燒結(jié)隧道窯尾氣的脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并對(duì)配套風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換。

3 隧道窯脫硫除塵初步改造方案

3.1 改造后控制參數(shù)

結(jié)合該廠以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，日消耗煤矸石200 t，生產(chǎn)頁(yè)巖磚17～20 萬(wàn)塊。根據(jù)計(jì)算，參照《第一次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》（第七分冊(cè)）中3131 黏土磚瓦及建筑砌塊制造業(yè)產(chǎn)污系數(shù)，該廠年產(chǎn)6 000 萬(wàn)塊頁(yè)巖實(shí)心標(biāo)磚，項(xiàng)目隧道窯標(biāo)況下煙氣產(chǎn)生量為113 432.4 m3/h，出口煙氣溫度55 ℃，則工況下煙氣量為136 272 m3/h。故隧道窯脫硫除塵改造后總風(fēng)量為14～18 萬(wàn)m3/h。

根據(jù)《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表2 中規(guī)定煙塵濃度（體積質(zhì)量）小于30 mg/m3，SO2濃度（體積質(zhì)量）小于300 mg/m3，過(guò)?？諝庀禂?shù)為1.7。磚廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝方式，煙氣含氧量為多為18%～19%，若做好堵漏密閉措施，煙氣含氧量應(yīng)能降低到18%以下，空氣過(guò)剩系數(shù)為7，污染物折算濃度=污染物實(shí)測(cè)濃度×實(shí)際過(guò)?？諝庀禂?shù)÷1.7，則要求實(shí)測(cè)煙塵濃度（體積質(zhì)量）小于8 mg/m3，實(shí)測(cè)SO2濃度（質(zhì)量濃度）小于75 mg/m3。

3.2 除塵工藝設(shè)備選擇

隧道窯排潮煙氣經(jīng)過(guò)焙燒窯和烘干窯后煙塵濃度（質(zhì)量濃度）小于100 mg/m3，初始煙氣煙塵濃度按100 mg/m3計(jì)算，實(shí)測(cè)煙塵濃度小于8 mg/m3計(jì)算，除塵器除塵效率應(yīng)大于92%。旋風(fēng)除塵器除塵效率80%作用，濕式除塵器除塵效率95%以上，干式布袋和電除塵器除塵效率99%以上，因此可選擇濕式除塵方式。

3.3 脫硫工藝計(jì)算選擇

日消耗煤矸石200 t，矸石含硫率1.5%，日產(chǎn)生SO2量為4.8 t。排潮煙氣原始SO2濃度（質(zhì)量濃度）約為900～1 100 mg/m3，脫硫后實(shí)測(cè)煙氣濃度小于75 mg/m3，按初始SO2濃度計(jì)算則脫硫效率應(yīng)不小于93.2%。

據(jù)此選擇濕式鈉鈣雙堿法脫硫工藝，液氣比按大于2.5 設(shè)計(jì)，鈣硫比按1.05 設(shè)計(jì)，脫硫循環(huán)水量為500 m3/h。

脫硫塔結(jié)構(gòu)選擇，考慮采用脫硫和除塵在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，除塵效率要大于95%，脫硫效率要大于94%，因此脫硫塔采用旋流板塔結(jié)構(gòu)，脫硫塔內(nèi)徑5 m，設(shè)置三層旋流板，三層噴淋，兩層除霧器。

脫硫效率按94%計(jì)算，每天需脫除SO2量為4.5 t，每天需200 目純度85%商品氧化鈣5.2 t，每小時(shí)投加氧化鈣217 kg。鈉堿每天需補(bǔ)充60 kg。氧化鈣殘?jiān)?.78 t/d，脫硫副產(chǎn)物每天9.07 t/d，每天需外排沉淀物10 t。

4 脫硫除塵工藝流程

濕式雙堿法工藝原理是采用氫氧化鈉作為啟動(dòng)堿，氧化鈣作為再生堿，充分利用強(qiáng)氧化鈉脫硫效率高、反應(yīng)速度快、不宜結(jié)垢的有點(diǎn)，同時(shí)利用氧化鈣作為再生堿價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)。

塔內(nèi)脫硫反應(yīng)：

塔外再生反應(yīng)：

氧化反應(yīng)：

隧道窯排潮煙氣脫硫除塵工藝流程如下：

煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)經(jīng)過(guò)三級(jí)旋流板和三層噴淋，煙氣中的二氧化硫與脫硫液充分混合接觸后脫除煙氣中的SO2，經(jīng)脫硫后的煙氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)除霧器，去除脫硫后煙氣中的液滴和部分霧滴，達(dá)標(biāo)排放，處理工藝詳見(jiàn)圖1。

圖1 煙氣脫硫除塵工藝流程圖

脫硫后的循環(huán)水從塔底的排水管溝進(jìn)入化漿池中，在此處通過(guò)螺旋給料機(jī)投入氧化鈣干粉，進(jìn)行氧化鈣化漿及脫硫劑再生。經(jīng)化漿池的循環(huán)水進(jìn)入循環(huán)池中，在循環(huán)池前部安裝曝氣風(fēng)機(jī)和曝氣管，使得脫硫后形成的亞硫酸鈉與氫氧化鈣充分反應(yīng)，生產(chǎn)氫氧化鈉脫硫劑和硫酸鈣沉淀。經(jīng)循環(huán)池沉淀后的再生循環(huán)脫硫液通過(guò)脫硫泵泵入脫硫塔內(nèi)，循環(huán)利用。生成的硫酸鈣及氧化鈣中雜質(zhì)等沉淀物通過(guò)隔膜泵泵入箱式壓濾機(jī)脫水，脫出水回流到循環(huán)水池中，脫水后污泥外運(yùn)綜合利用。

5 改造后產(chǎn)生的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益

該廠通過(guò)改造后，每年生產(chǎn)周期以300 d，每日24 h 考慮，脫硫除塵系統(tǒng)投入運(yùn)行后年減少煙塵排放量347.4 t，減少二氧化硫排放量1 340 t。

脫硫除塵系統(tǒng)電氣總裝機(jī)容量為151 kW，最大運(yùn)行功率120 kW，日電耗約2 448 kWh，電價(jià)按0.8元/kWh 計(jì)算，電費(fèi)每天約1 958 元。商品氧化鈣價(jià)格按400 元/t，氫氧化鈉價(jià)格按5 000 元/t，藥劑費(fèi)每天約2 380 元。