尹海濱++陳學功

摘 要：本文主要考察了鈉鈣雙堿法脫硫工藝技術在陶瓷窯爐中的應用情況，并對運行存在的問題進行了分析，以確定該工藝對陶瓷窯爐的適應性。調(diào)研發(fā)現(xiàn)多數(shù)廠家運行中存在堵塞、氫氧化鈉溶液耗量大、運行成本高等問題。因此，本文提出了石灰-石膏脫硫技術的可行改造方案，在低成本穩(wěn)定運行上具有較大優(yōu)勢。

關鍵詞：陶瓷窯爐；雙堿法脫硫；石灰-石膏法脫硫；分析；建議

1 前言

中國陶瓷行業(yè)歷史悠久，在近二十年的發(fā)展更加迅猛，陶瓷產(chǎn)量已連續(xù)多年位居世界第一。陶瓷行業(yè)是一個高污染和高耗能產(chǎn)業(yè)，污染物單體排放量小，但排放口多而散，且隨著陶瓷企業(yè)的多地發(fā)展，污染排放分布更廣。2014年建筑陶瓷工業(yè)大氣污染物排放標準（2014年修改單）將基準氧調(diào)整為18%，較《陶瓷工業(yè)污染物排放標準》（GB25464-2010）適當放寬排放要求。陶瓷窯爐脫硫技術也較早的得到了應用。根據(jù)調(diào)研情況，前期項目中多采用雙堿法脫硫技術，本文對使用的雙堿法脫硫工藝應用情況進行了分析，希望能為后期的工程提供一些參考。

2 陶瓷窯爐大氣污染物排放標準與原始排放情況

2.1 陶瓷窯爐大氣污染物標準

2014年國家環(huán)保部對陶瓷生產(chǎn)企業(yè)、行業(yè)協(xié)會充分調(diào)研后，發(fā)布了《陶瓷工業(yè)污染物排放標準》（GB25464-2010）的修改單。修改主要內(nèi)容為噴霧干燥塔、陶瓷窯煙氣基準含氧量為18%；噴霧干燥塔、陶瓷窯的顆粒物限值調(diào)整為30 mg/m3、二氧化硫限值調(diào)整為50 mg/m3、氮氧化物限值調(diào)整為180 mg/m3。

2.2 污染物排放情況

為了解陶瓷生產(chǎn)大氣污染物排放情況，筆者公司對國內(nèi)部分鈉堿法脫硫生產(chǎn)線進行調(diào)研。據(jù)了解，原始NOx排放基本滿足修改單要求，但經(jīng)脫硫處理后，SO2和粉塵排放仍會有超標，且運行穩(wěn)定性不好。某陶瓷生產(chǎn)線大氣污染物原始排放情況如表1所示。

3 鈉鈣雙堿法脫硫使用情況及存在問題分析

3.1 鈉鈣雙堿法脫硫使用情況

（1） 陶瓷雙堿法的特點

陶瓷窯爐的主要特點為前期項目使用的雙堿法多為簡化工藝，為降低投資成本現(xiàn)場建設較不精細；采用塔外循環(huán)、再生工藝；廢渣通過定期排放的方式處理；脫硫操作就地控制；設備、控制儀表配置低。經(jīng)典陶瓷雙堿法工藝流程示意圖如圖1所示。

（2） 鈉鈣雙堿法脫硫運行情況

根據(jù)近期對廣東部分使用雙堿法脫硫工藝陶瓷廠的調(diào)研情況來看，脫硫效果基本滿足修改單SO2排放小于50 mg/Nm3的要求，但投入的NaOH溶液較多，而CaO用量少或不用；近一半廠家反應設備存在堵塞問題，需定期清洗循環(huán)池和管路；近一半廠家脫硫塔后煙氣粉塵（濾筒法檢測）超標，主要原因為煙氣中脫硫產(chǎn)物析出導致；多數(shù)廠家脫硫現(xiàn)場跑、冒、滴、漏及設備故障問題較為嚴重；現(xiàn)場采用就地手動控制，無控制聯(lián)鎖，無法實現(xiàn)自動調(diào)整。

3.2 鈉鈣雙堿法脫硫存在的問題分析

（1） 再生反應失效，運行成本高。

根據(jù)運行情況看，當按設計量投入CaO（制備Ca（OH）2溶液）后，脫硫效果差；當適當增加CaO投入量時，脫硫塔內(nèi)會出現(xiàn)噴頭結(jié)垢、堵塞嚴重等問題。為保證脫硫效率，廠家均選擇多投入NaOH溶液，少用或不用CaO量（再生），實際成為鈉堿法脫硫，致使運行成本高。

（2） 出渣難度大，脫硫產(chǎn)物循環(huán)富集。

由于實際運行為鈉堿法，再生反應失效，系統(tǒng)自然氧化能力強，最終脫硫生成物為硫酸鈉。硫酸鈉溶解度較高，約為40 g/100 mL（循環(huán)漿液溫度為30 ℃），致使脫硫產(chǎn)物無法結(jié)晶析出，內(nèi)部循環(huán)富集，必須定期更換循環(huán)漿液。

原因分析：以上兩個問題，表面看是再生環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，致使無實現(xiàn)雙堿法運行，致使出渣難。但根本原因是，脫硫劑的“氧化性中毒”。在化驗循環(huán)漿液中的組份時發(fā)現(xiàn)，其中，主要含有SO42-和Na+；為進一步驗證，通過增加Ca（OH）2溶液投入量，再檢驗循環(huán)漿液中的組份，SO42-僅下降15%。初步判斷循環(huán)漿液中多為脫硫副反應產(chǎn)物Na2SO4，主要生成原因為Na2SO3氧化。當堿液通過噴淋層噴入脫硫塔后吸收SO2生成Na2SO3和NaHSO3，但由于煙氣中O2含量高達16%～18%，煙氣溫度為50～150 ℃，脫硫吸收劑在主反應時，同時同H2O和O2反應生成Na2SO4（副產(chǎn)物）（其主要反應方程： 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O；Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3；2Na2SO3+O2=2Na2SO4；2NaHSO3 + O2 =2NaHSO4；NaHSO4+NaOH=Na2SO4+H2O）。Na2SO4的溶解度較高，無法沉淀外排，在循環(huán)堿液中不斷富集，最終同加入的NaOH、Ca（OH）2形成平衡，致使循環(huán)漿液中多為SO42-和Na+，加入的NaOH、Ca（OH）2單獨進行脫硫反應，未發(fā)生期望的再生反應，在雙堿法的設備配置基礎上，當增加Ca（OH）2投入量時，大量生成的CaSO4和CaSO3導致堵塞發(fā)生。以上原因，最終導致廠家被迫選擇單一的NaOH脫硫。脫硫相關物質(zhì)的溶解度如表2所示。

3.3 鈉鈣雙堿法脫硫的分析結(jié)果

由于陶瓷生產(chǎn)線工藝特性，在濕法脫硫增壓風機后煙氣中氧含量正常在16%～18%，溫度在50～150 ℃范圍內(nèi)，堿液在噴淋層噴淋時，脫硫中間產(chǎn)物被氧化，這些反應發(fā)生在脫硫塔內(nèi)部，無有效方法抑制。加之采用塔外循環(huán)脫硫工藝，進一步加劇氧化副反應。而正常的外排脫硫廢水無法降低副反應Na2SO4含量，再生困難，雙堿法無法正常運行。因此，鈉鈣雙堿法很難在陶瓷窯爐上穩(wěn)定低成本運行。

4 可行的改進方案

在現(xiàn)有工藝設備基礎上，更改為石灰-石膏法脫硫工藝，可滿足低改造成本、長期穩(wěn)定運行和低運行成本的要求。在改造過程中，對控制系統(tǒng)升級，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的自動控制有很大幫助。改進后工藝圖如圖2所示。

4.1 石灰-石膏法脫硫工藝改造方案的優(yōu)缺點

（1） 優(yōu)點

1）該工藝適合陶瓷窯爐氧含量高，系統(tǒng)的自然氧化強的工況。將自然氧化變成運行的有利條件。

2）工程改動量較小，僅對系統(tǒng)中主要設備進行檢查、增容，即可滿足運行要求。

3）最大程度利用原有循環(huán)沉淀池，可不增加石膏脫水設備滿足排渣需要。

4）采用成本更低的石灰，比原工藝運行成本更低。

5）具有同等的脫硫能力，脫硫效率可達到95%以上，滿足環(huán)保排放要求。

6）通過新增控制系統(tǒng)和相關儀表，滿足自動控制需要，降低勞動強度。

（2） 缺點

1）由于新增設備電耗會有增加，但綜合運行成本降低。

2）由于采用石灰漿液為脫硫劑，其對設備的磨損加大，在選擇輸送泵及管路時需充分考慮使用材質(zhì)和壽命。

3）在不增加石膏脫水系統(tǒng)時，需將石膏漿液輸送到廠區(qū)水處理系統(tǒng)處理。

4.2 主要改造內(nèi)容

鈉鈣雙堿法脫硫技術改造為石灰-石膏法脫硫技術的更改內(nèi)容如表3所示。

5 結(jié)論

從鈉鈣雙堿法脫硫工藝技術在陶瓷窯爐使用情況和存在的運行問題分析可知，該技術較難適應陶瓷行業(yè)穩(wěn)定低成本運行的需要。在現(xiàn)有脫硫基礎上，改造成石灰-石膏法脫硫工藝，在低成本穩(wěn)定運行上具有（下轉(zhuǎn)第37頁）較大優(yōu)勢。企業(yè)在實際操作中，可據(jù)實際情況做相關調(diào)整，以滿足運行需要。

參考文獻

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