煙氣洗滌塔結(jié)構(gòu)的研究與調(diào)整

周洪峰

(上海城投污水處理有限公司竹園污泥處理廠，上海 200137)

目前大部分焚燒工藝設(shè)計中，煙氣處理系統(tǒng)都會采用濕法脫硫[1-3]。在污泥干化焚燒中也采用濕法脫硫的工藝[4]，而我廠采用了兩段的煙氣洗滌塔設(shè)計，上層降溫下層脫硫，煙氣從下往上走，先脫硫再降溫，整個流程圖如圖1所示。但是運行過程中洗滌塔堿液循環(huán)管路結(jié)垢嚴(yán)重，往往兩個星期內(nèi)就會出現(xiàn)管道結(jié)垢堵塞的情況。因此本文主要通過我廠系統(tǒng)模型[5]，進(jìn)行理論分析并結(jié)合實際運行情況，討論堿液洗滌塔結(jié)垢原因和避免結(jié)垢的運行方法。

圖1 堿液洗滌塔流程圖Fig.1 The FID of exhaust gas scrubber

1 計算及分析方法

1.1 試驗裝置

濕法洗滌塔，采用兩下兩層，上層通中水進(jìn)行洗滌降溫，洗滌后的中水進(jìn)入洗滌塔底部；下層使用底部的中水和堿液混合進(jìn)行洗滌，用于去除酸性氣體。

1.2 試驗時間

選洗滌塔清洗后，運行的15天數(shù)據(jù)。

1.3 測試方法

本文采用XRD對結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行檢測分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿液洗滌塔結(jié)垢的分析

按照工藝設(shè)計原理，NaOH堿液與煙氣中的CO2、SO2反應(yīng)，根據(jù)如下反應(yīng)式可知反應(yīng)生成Na2SO3、Na2CO3、NaHSO3、Na2SO4。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

這些物質(zhì)都易溶于水，因此推測結(jié)垢的物質(zhì)為中水中Ca2+、Mg2+離子與煙氣中CO2、SO2結(jié)合形成的。通過XRD檢測，如圖2所示，主要的結(jié)垢物質(zhì)的確是CaSO4和CaSO3。鈣鎂離子主要存在于加入的水和堿液中，由于中水量遠(yuǎn)大于加堿液量。因此可忽略堿液中含有的鈣鎂離子量，計算中水進(jìn)出后鈣鎂離子的變化量來得到結(jié)垢的情況。

圖2 XRD物質(zhì)分析Fig.2 Anaylsing the subject by XRD

通過化驗室測定，三次取平均的實驗方法得到：中水進(jìn)口硬度為8.8 mmol/L，A線洗滌塔排污出口硬度為7.1 mmol/L，B線洗滌塔排污出口硬度為7.2 mmol/L。因此可計算得出A線生成的沉淀物速率為242.67 kg/day，B線生產(chǎn)的沉淀物速率為174.41 kg/day?？梢夾B線生成了大量的沉淀物，因此可以判斷所謂的積垢應(yīng)該是由于中水的鈣鎂離子與煙氣中二氧化碳二氧化硫結(jié)合所形成的。但是大部分的結(jié)垢物質(zhì)都會被洗滌塔排污而帶走。由于B線排污量小于A線排污量，所以大部分生成的沉淀物會隨著排污被排出，而由于B線排污量小，含有沉淀物的污水停留時間長，沉淀下來的沉淀物多，因此B線更加容易產(chǎn)生積垢的現(xiàn)象。

2.2 調(diào)整前后洗滌塔的分析比較

通過研究發(fā)現(xiàn)，CaSO4和CaSO3兩種物質(zhì)，容易在堿性條件下生產(chǎn)，因此如果能夠控制煙氣洗滌塔底部pH值偏酸性或者中性，則可有效抑制CaSO4和CaSO3的生成。但是調(diào)整前的洗滌塔底部污水pH值為11，主要是由于堿液加入過多，導(dǎo)致部分堿液未與酸性氣體發(fā)生反應(yīng)進(jìn)入洗滌塔底部。而洗滌塔底部pH值過高，使得結(jié)垢物質(zhì)容易生成，經(jīng)過循環(huán)進(jìn)入循環(huán)管路導(dǎo)致結(jié)垢。隨著循環(huán)管路結(jié)垢，循環(huán)量明顯下降，導(dǎo)致需要加入的堿液量上升，繼續(xù)加速結(jié)垢生成。

為了使堿液減少投加量的同時保證出口煙氣不超標(biāo)，第一調(diào)整上層中水流量，由原來的50 m3/h提升至100 m3/h，通過利用大量中水先吸收煙氣中的一部分酸性氣體。并且在下層加裝臨時噴淋管道，加大噴淋流量，使堿液與煙氣反應(yīng)更加完全。

通過這些調(diào)整后，堿液使用量明顯下降，如圖3所示。當(dāng)堿液洗滌塔開始運行時，堿液用量由原來的120 L/h下降至80 L/h。經(jīng)過檢測此時的堿液洗滌塔出口污水pH值為7左右，呈中性。隨著運行的時間，可以看到原來的洗滌塔堿液用量開始逐步上升，并且上升速度逐步加快，運行到地10天堿液用量超過200 L/h，結(jié)垢嚴(yán)重。而經(jīng)過調(diào)整后，洗滌塔堿液用量上升速度明顯變慢，12天運行后堿液用量由80 L/h僅上升至90 L/h，后續(xù)運行兩個月堿液僅上升至140 L/h，結(jié)垢速度明顯下降。

圖3 調(diào)整前后運行中的堿液使用量Fig.3 Before and after adjustment of the usage of alkali solution

3 結(jié) 論

通過研究洗滌塔前后物質(zhì)流，發(fā)現(xiàn)洗滌塔結(jié)垢主要的成分為CaSO4和CaSO3。然后調(diào)整前后的洗滌塔堿液量，可以有效降低洗滌塔底部污水中的pH值，從而抑制CaSO4和CaSO3的生成，使得洗滌塔結(jié)垢速度明顯降低。對比清洗完成后，運行的情況可以很明顯的看出，調(diào)整前經(jīng)過12天的運行后堿液使用量由原來的120 L/h上升至200 L/h。而調(diào)整后經(jīng)過12天的運行后，堿液使用量從原來的80 L/h僅上升至90 L/h。