羅聯(lián)村

（中石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

煤炭占我國能源消費(fèi)的七成之多，超過85%的煤炭直接用于燃燒，大量燃煤導(dǎo)致SO2排放量居高不下，嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。而氨堿法純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的白泥，按純堿產(chǎn)量120萬t／a計(jì)算，副產(chǎn)白泥30萬t／a，如此大量的白泥長(zhǎng)期得不到合理的處理和利用，占據(jù)了大量寶貴的土地資源，堆存帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。在鍋爐廠煙氣脫硫系統(tǒng)中將其用作脫硫劑，既能實(shí)現(xiàn)白泥的就近利用，降低脫硫成本，又可解決廢渣堆放所帶來的占用土地等問題，達(dá)到以廢治廢的目的。

1 項(xiàng)目概況

連云港堿廠現(xiàn)有3臺(tái)150t／h和1臺(tái)130t／h煤粉鍋爐，鍋爐全部配套布袋除塵器，除塵效率高達(dá)99.5%，煙塵穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，但二氧化硫未實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，因此煙氣二氧化硫減排工作成為了連云港堿廠環(huán)保的主要任務(wù)之一。

濕法脫硫仍是世界上應(yīng)用最多的煙氣脫硫技術(shù)，約占世界市場(chǎng)的80%。同時(shí)，國內(nèi)大部分鍋爐脫硫設(shè)施采用的是石灰石／石灰－石膏法。然而，濕法脫硫存在投資高、運(yùn)行費(fèi)用高等不足，這就使得煙氣脫硫成為國內(nèi)企業(yè)不得不面對(duì)的一個(gè)沉重負(fù)擔(dān)，也是政府環(huán)保政策落實(shí)面對(duì)的一個(gè)難點(diǎn)。2007年，經(jīng)廣東南方堿業(yè)股份有限公司設(shè)計(jì)安裝一套白泥—石膏法煙氣脫硫裝置，進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn)和研究，并先后在沙角C電廠、羅定電廠等大型電力機(jī)組投入運(yùn)行，運(yùn)行情況表明：白泥脫硫技術(shù)，對(duì)電廠和堿廠不僅具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，更符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)性發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。2013年，連云港堿廠引進(jìn)廣東南方堿業(yè)股份有限公司白泥脫硫技術(shù)，在連云港堿廠鍋爐煙氣脫硫裝置中應(yīng)用，于2014年9月一次投料試車成功，各項(xiàng)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。

2 白泥—石膏法脫硫原理及流程

2.1 白泥特性分析

氨堿廠白泥是以含鈣鹽為主要組分的廢渣，主要有CaCO3、CaCl2和CaSO4等。從化學(xué)成分分析結(jié)果來看，白泥中CaCO3含量最高，MgO、Al2O3、Fe2O3其次，還含有少量K2O。從白泥漿液的pH值測(cè)定可知，白泥的pH值一般為10～11.5，屬高堿性物質(zhì)。此外，白泥顆粒非常細(xì)小，其中，65%以上（體積分?jǐn)?shù)）的白泥粒徑≤10μm，95%以上的白泥粒徑≤25μm。由于白泥的粒度細(xì)，比表面積大，具有膠體性質(zhì)，因此，其粉體顆粒沉降速度慢。

表1 白泥主要成分特性表

2.2 工藝原理

白泥—石膏法其工藝原理與石灰石—石膏法工藝原理相似，由于白泥的物理特性和化學(xué)組成，對(duì)于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行是有利的，可以保證白泥脫硫工藝的高脫硫率。

白泥—石膏法主要反應(yīng)如下：

SO2＋H2O＝H2SO3

CaCO3＋H2SO3＝CaSO3＋CO2＋H2O

Ca（OH）2＋SO2＝CaSO3＋H2O

2CaSO3＋ O2＝2CaSO4

CaSO4＋2H2O＝CaSO4·2H2O

2.3 工藝流程

連云港堿廠煙氣脫硫裝置采用2爐1塔設(shè)計(jì)，鍋爐出來的煙氣經(jīng)過布袋除塵后，1＃、2＃爐煙氣經(jīng)1＃增壓風(fēng)機(jī)增壓，進(jìn)入1＃吸收塔；3＃、4＃爐煙氣經(jīng)2＃增壓風(fēng)機(jī)增壓，進(jìn)入2＃吸收塔。煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入脫硫塔噴淋層的三層噴淋洗滌，煙氣中SO2與噴淋液中的白泥漿液反應(yīng)，脫硫后的煙氣經(jīng)安裝在塔頂部的除霧器除去大部分水滴后進(jìn)入煙囪排放，吸收塔下部設(shè)置氧化曝氣裝置，塔內(nèi)同時(shí)設(shè)置攪拌器，防止?jié){液在塔內(nèi)沉淀。而吸收塔中的廢液通過排出系統(tǒng)排至廢液池做下一步處理。

3 白泥—石膏法的主要優(yōu)勢(shì)

綜合考慮到連云港堿廠現(xiàn)有大量可以利用的白泥廢渣，將其用于煙氣脫硫裝置無疑是最佳選擇，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.1 脫硫劑來源易、成本低

連云港堿廠每年副產(chǎn)白泥可高達(dá)30萬t，加上歷年累積，其量之大可想而知。目前這些白泥只能堆放在渣場(chǎng)用于筑壩，占據(jù)了大量寶貴的土地。用白泥代替石灰石粉用于我廠熱電脫硫裝置，每年可以節(jié)省石灰石粉費(fèi)用約500萬元。

3.2 脫硫效率高

白泥石膏脫硫工藝還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是脫硫效率高，脫硫效率可以穩(wěn)定在95%以上，甚至達(dá)98%。

這一方面與白泥的理化性質(zhì)有關(guān)。白泥是以含鈣鹽為主要組分的廢渣，完全適宜于脫硫。此外，白泥中還含有Mn、Rb、Sr等微量元素，這些元素對(duì)亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽具有催化作用。從白泥漿液的pH值測(cè)定可知，白泥屬高堿性物質(zhì)，這對(duì)于脫硫反應(yīng)是有利的。此外，白泥顆粒非常細(xì)小，比表面積大，具有膠體性質(zhì)，因此，其粉體顆粒沉降速度慢。以上特征均對(duì)于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行是有利的，可以保證白泥脫硫工藝的高脫硫率。

另一方面與白泥石膏脫硫裝置的特殊設(shè)計(jì)有關(guān)。通過吸收塔內(nèi)特有的塔內(nèi)件作用，使進(jìn)塔煙氣在塔內(nèi)整流，與噴射而下的吸收漿液發(fā)生劇烈的反應(yīng)，打破傳質(zhì)平衡，由“氣包液”變?yōu)椤耙喊鼩狻眰髻|(zhì)。此種“二次霧化”大大提高了兩相傳質(zhì)效率，從而使脫硫效率大幅提升。這種特有的塔內(nèi)件在保證高脫硫率的前提下，也大大降低了能耗，使同等脫硫效率下的能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的吸收塔，進(jìn)一步降低了液氣比。

3.3 白泥—石膏法與石灰石—石膏法對(duì)比（表2）

表2 采用兩種脫硫劑的技術(shù)對(duì)比

4 運(yùn)行情況

本項(xiàng)目于2014年9月20日開始系統(tǒng)試運(yùn)行，一次投料試車成功，并順利通過168h的滿負(fù)荷運(yùn)行考核，移交給鍋爐裝置運(yùn)行，目前系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行。表3、表4可以看出，經(jīng)脫硫系統(tǒng)處理后的鍋爐煙氣二氧化硫脫硫效率大于95%，且排放濃度大大小于200mg／Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。

表3 1＃塔運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 2＃塔運(yùn)行數(shù)據(jù)

5 結(jié) 語

利用氨堿廠的白泥作為鍋爐煙氣脫硫的脫硫劑，既減少了堿廠的白泥處置費(fèi)用，又降低了脫硫裝置運(yùn)行成本，為企業(yè)自身發(fā)展尋找到了一條可持續(xù)發(fā)展之路。

［1］ 張新玲，李春虎，王文泰，等.白泥煙氣脫硫的應(yīng)用［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2008，22（3）：9

［2］ 唐夕山，厲永興，王欣，等.吉藳化纖65t／h鍋爐“以廢治廢”脫硫工藝［J］.能源研究與利用，2009，（1）：47－48