- 技術(shù)文章
利用造紙白泥脫除煙氣中二氧化硫的技術(shù)研究
2015-12-11 15:16:09 來源：楊昆
摘要:文章介紹了利用造紙白泥脫除煙氣中二氧化硫的工藝流程、設(shè)備和技術(shù)設(shè)計特點，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:造紙白泥;煙氣脫硫;設(shè)計特點
我國每年由于酸雨和二氧化硫污染造成農(nóng)作物、森林和人體健康等方面的經(jīng)濟損失達(dá)1100多億元。而火電廠的二氧化硫排放占全部二氧化硫排放的比重很高，因此火電廠脫硫是國家減排二氧化硫的重點之一。煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）是控制酸雨和二氧化硫污染*為有效的技術(shù)手段。目前，世界各國對煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)出數(shù)十種行之有效的脫硫技術(shù)。本文介紹了利用造紙白泥脫除鍋爐煙氣中二氧化硫的方法。
1 造紙白泥-石膏法煙氣脫硫技術(shù)
造紙白泥是造紙廠的廢棄物。造紙廠堿回收車間的黑液濃縮焚燒后，從燃燒爐底部流出的熔融物的主要成分是碳酸鈉和硫化鈉，溶于稀白液后，稱為綠液。在苛化工段，往綠液中加消石灰，使碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉。澄清后的液體稱為白液，即蒸煮用的堿液，沉淀出的碳酸鈣稱為白泥�；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：
Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓
造紙白泥需要進(jìn)行洗滌以回收其中的殘堿，經(jīng)過濾、脫水后即產(chǎn)出白泥。草漿堿回收后的白泥因含硅量高，難以回收CaCO3，只能堆存填埋。
由于造紙白泥含堿達(dá)4.14％，排入江河后會對生態(tài)環(huán)境造成十分嚴(yán)重的危害和污染，國家從2000年起就限制其排放量。為解決這一難題，同時也為消除“白色污染”，利用造紙白泥脫除鍋爐煙氣中的二氧化硫，有利于充分利用國內(nèi)大量的造紙白泥變廢為寶，降低產(chǎn)品成本，節(jié)約資金，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
造紙白泥作為一種脫硫劑可有效脫除煙氣中的二氧化硫，具有以廢治廢、脫硫效率高、脫硫成本低的特點，同時又減少了白泥的堆存。造紙白泥可替代雙堿法中的氫氧化鈉和氧化鈣、氧法鎂法中的氧化鎂、石灰石-石膏法中的碳酸鈣，廣泛適用于工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工業(yè)窯爐中的二氧化硫脫除。脫硫效率可達(dá)到90%，由于在脫硫的同時也具有除塵作用，除塵效率可達(dá)到98%。利用白泥脫硫不需要特殊設(shè)備，在循環(huán)泵前加入到水池中攪拌一下即可。為了減少系統(tǒng)的結(jié)垢，在加入造紙白泥的同時加入少量的氧化鎂即可維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
2 造紙白泥脫硫工藝流程
造紙白泥-石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要由煙氣除塵降溫系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程見圖1。
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機、氣-氣換熱器GGH（可選）降溫后進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔內(nèi)向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCl和HF，與此同時采用強制氧化工藝，將反應(yīng)的副產(chǎn)物氧化為石膏（CaSO4·2H2O）。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進(jìn)行霧化，使氣體和液體得到充分接觸。每個泵通常都與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。
在吸收塔中，造紙白泥與二氧化硫反應(yīng)并氧化生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。石膏脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。
經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，去除清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進(jìn)行沖洗，一是為了防止除霧器堵塞，二是可將沖洗水作為補充水以穩(wěn)定吸收塔液位。
在吸收塔出口，煙氣溫度為55℃～65℃，且為水蒸汽所飽和。通過GGH將煙氣加熱到72℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。*后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。脫硫過程主反應(yīng)為：
SO2+H2O→H2SO3（吸收）
CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O（中和）
CaSO3+1/2O2→CaSO4（氧化）
CaSO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O（結(jié)晶）
CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O（結(jié)晶）
CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2（pH控制）
同時煙氣中的HCl、HF與CaCO3反應(yīng)，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入造紙白泥漿液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，一般pH值在5.2～6.5。
3 主要工藝系統(tǒng)設(shè)備及功能
3.1 煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機和GGH等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板煙道的煙氣溫度較低且含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進(jìn)入和退出運行的重要設(shè)備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進(jìn)出口，由雙層煙氣擋板組成，當(dāng)關(guān)閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進(jìn)出口。當(dāng)FGD系統(tǒng)運行時，旁路煙道關(guān)閉，這時煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開機構(gòu)，保證在FGD系統(tǒng)發(fā)生故障時能迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。
經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來溫度一般在55℃～65℃，含有飽和水汽、殘余的SO2、SO3、HCl、HF、NOX，其攜帶的SO42-、SO32-鹽等會結(jié)露，如不經(jīng)過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴散。為此，濕法FGD系統(tǒng)通常配有GGH煙氣再熱裝置。GGH是蓄熱加熱工藝的一種，它用未脫硫的熱煙氣（130℃～150℃）加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到72℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。GGH是濕法脫硫工藝的一項重要設(shè)備，由于熱端煙氣含硫量*高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故GGH的煙氣進(jìn)出口均需采用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。另外，從電除塵器出來的煙氣溫度高達(dá)130℃～150℃，因此進(jìn)入FGD前要經(jīng)過GGH降溫器降溫，避免煙氣溫度過高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。
3.2 吸收系統(tǒng)
吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等。其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應(yīng)性強、可用率高等優(yōu)點而得到較廣泛的應(yīng)用。因此目前噴淋塔是造紙白泥-石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。
噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對應(yīng)各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進(jìn)行細(xì)化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對排列，噴嘴布置在其中。噴嘴的這種布置安排可在吸收塔斷面上實現(xiàn)均勻的噴淋效果。
吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)。單臺循環(huán)泵出故障時，FGD系統(tǒng)可正常運行，若全部循環(huán)泵均停運，FGD系統(tǒng)將保護(hù)性停運，煙氣走旁路。
氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證在吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏生成的不完善，還可能導(dǎo)致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對該部分的優(yōu)化設(shè)置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)尤為重要。
吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)*上面的噴淋層上部設(shè)有二級除霧器，由阻燃聚丙烯材料制成，主要用于分離由煙氣攜帶的液滴。
3.3 漿液制備系統(tǒng)
堿回收車間提供合格的造紙白泥漿液。通常要求90%的粒度小于325目。
3.4 石膏脫水系統(tǒng)
石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關(guān)鍵設(shè)備。水力旋流器為石膏漿液的一級脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切向進(jìn)入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，細(xì)小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出（溢流），而增稠漿液則從底部流出（底流）。真空皮帶脫水機將已經(jīng)水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到90%以上。
3.5 排放系統(tǒng)
排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。
3.6 熱工自控系統(tǒng)
為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，系統(tǒng)裝備了完整的熱工測量、自動調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員無需現(xiàn)場人員配合，在控制室內(nèi)即可實現(xiàn)對煙氣脫硫設(shè)備及其附屬系統(tǒng)的啟、停及正常運行工況的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)同時具備異常與事故工況時的報警、連鎖和保護(hù)功能。
4 脫硫吸收塔技術(shù)特點
（1）高速氣流設(shè)計增強了物質(zhì)傳遞能力，降低了系統(tǒng)的成本，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計煙氣流速達(dá)到4.0m/s。
（2）技術(shù)成熟可靠，系統(tǒng)可利用率達(dá)到95%。
（3）系統(tǒng)采用*優(yōu)的塔體尺寸，平衡了SO2去除與壓降的關(guān)系，使得資金投入和運行成本達(dá)到*低。
（4）吸收塔液體再分配裝置，可有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高經(jīng)濟性，降低能耗。
5 系統(tǒng)技術(shù)性能
（1）脫硫效率高達(dá)95%以上，有利于地區(qū)和電廠實行總量控制。
（2）技術(shù)成熟，設(shè)備運行可靠性高。
（3）單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大。
（4）適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫。
（5）對鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強（30%～100%BMCR）。
（6）設(shè)備布置緊湊，減少了場地需求。
（7）處理后的煙氣含塵量大大減少。
（8）造紙白泥脫硫，以廢治廢，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的有力舉措。
（9）脫硫副產(chǎn)物（石膏）便于綜合利用，經(jīng)濟效益顯著。
6 造紙白泥脫硫技術(shù)的特點及應(yīng)用
造紙白泥做為脫硫劑具有較高的脫硫效率，脫硫效率大于90%，可以滿足環(huán)保要求。
該技術(shù)項目結(jié)構(gòu)由煙氣SO2吸收和吸收液再生循環(huán)使用兩部分裝置組成。吸收裝置可用花崗巖砌筑也可用鋼制，內(nèi)裝吸收用的多層霧化噴頭和氣水分離用的組合部件。該技術(shù)利用造紙廢棄物白泥的脫硫原理（白泥的主要成分為碳酸鈣），利用清液中大量的水吸收煙氣中的SO2，吸收后將主要成分為亞硫酸的廢液排入再生池，用白泥與亞硫酸進(jìn)行中和反應(yīng)生成亞硫酸鈣，然后通過對亞硫酸鈣進(jìn)行氧化使之生成硫酸鈣和帶結(jié)晶水的硫酸鈣沉淀而被去除。同時，亞硫酸溶液在與亞硫酸鈣中和的過程中，會在不同條件下生成亞硫酸氫鈣，從而使溶液的pH得到一定的調(diào)劑。該工藝可替代堿法脫硫的主要消耗物—氧化鈣，達(dá)到變廢為寶、以廢治廢、大幅降低運行成本的目的。如果裝置配置XZXL型高效噴霧脫硫除塵實用專利技術(shù)（200520096265.2），更可同時解決管系的結(jié)垢問題并提高脫硫效率。簡易濕法脫硫效率可達(dá)85%以上，有很好的推廣應(yīng)用價值。脫硫程序如圖2所示。
2004年廣西國發(fā)林業(yè)造紙有限公司應(yīng)用該技術(shù)對2臺20t/h鍋爐利用白泥簡易脫硫，截至2008年8月，該系統(tǒng)已連續(xù)運行4年多，該公司脫硫效率達(dá)到70%，取得了較好的效果。山東華泰清河紙業(yè)25MW機組利用造紙白泥脫硫工程于2007年8月20日建成并投入運行，二氧化硫排放濃度＜150mg/Nm3，脫硫效率達(dá)到96%。
7 結(jié)語
（1）我國是世界上*大的煤炭消費國，絕大多數(shù)鍋爐都是以煤為燃料，鍋爐配置現(xiàn)狀為中小型居多、低效率或無配置環(huán)保裝置居多。一臺65t/h燃煤鍋爐運行一年產(chǎn)生的SO2總量為900～1200t。全國未配套脫硫除塵裝置的中小型鍋爐有幾十萬臺，已成為大氣的主要污染源。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年向大氣排放的SO2總量達(dá)2000多萬噸，全國國土的酸雨面積已占1/3，而且還在增加，每年因此而造成的國民經(jīng)濟損失已超過1100億元。利用造紙白泥-石膏濕法脫除燃煤鍋爐二氧化硫工藝技術(shù)是根據(jù)市場主流需求而研發(fā)，其推廣應(yīng)用，有利于加快大氣污染防治步伐。大幅度提高企業(yè)對社會的貢獻(xiàn)率。
（2）該裝置是國內(nèi)*臺完全概念的造紙白泥脫硫裝置。該技術(shù)產(chǎn)品適用于10～220t/h各型燃煤鍋爐的脫硫除塵。根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)有鍋爐配置的基本情況和該產(chǎn)品技術(shù)具有的明顯優(yōu)勢，產(chǎn)品推廣應(yīng)用前景廣闊，具有明顯的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。
（3）造紙白泥-石膏法煙氣脫硫技術(shù)是一項成熟可靠、投資少、占地、系統(tǒng)簡單、運行方便、脫硫效率高、無二次污染、運行費用低、完全資源化、副產(chǎn)物價值高的煙氣脫硫技術(shù)，經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益明顯，特別適合我國國情，有很好的推廣應(yīng)用價值。
留言上一篇:粉煤灰脫硫技術(shù)文章下一篇:鋼廠脫硫難題得到解決
-
產(chǎn)品搜索
留 言
- 聯(lián)系人：楊經(jīng)理
- 電 話：13507330917
- 手 機：13507330917
- 傳 真：0731-28818881
- 郵 編：412000
- 地 址：株洲市荷塘區(qū)紅旗中路金岸華庭1棟
- 網(wǎng) 址：
https://zhuzhouyihui.cn.goepe.com/
http://a623.cn
-
供應(yīng)產(chǎn)品
-
脫硫塔
