李 冉，段軍旎，李 方，李士剛

(天津泰達能源發(fā)展有限責任公司 天津300457)

氧化鎂脫硫工藝簡介及影響脫硫率原因淺析

李 冉，段軍旎，李 方，李士剛

(天津泰達能源發(fā)展有限責任公司 天津300457)

近年來，粗放式能源消耗模式致使大氣質量變差，也給民眾的身心健康帶來了不利影響。為此，國家加強了對環(huán)境保護的重視，嚴格控制企業(yè)排放，特別是對鍋爐的脫硫設施制定了嚴格的要求。就氧化鎂脫硫方式、工藝要求及使用過程中影響脫硫效果的原因進行分析，為提高氧化鎂脫硫率提供借鑒。

氧化鎂 脫硫工藝 過飽和 霧化效果 噴嘴堵塞

1 氧化鎂濕法脫硫原理

1.1 二氧化硫生成及危害

由于原煤中含有一定量的硫分，經(jīng)鍋爐燃燒后，硫分會與氧氣化合成二氧化硫。二氧化硫被人體吸入，會給健康帶來嚴重危害，而排入大氣會形成酸雨，對土壤、水體、森林、建筑等造成破壞。因此，嚴格控制二氧化硫排放是保護環(huán)境的最基本要求之一。

1.2 氧化鎂濕法脫硫原理

二氧化硫是亞硫酸的酸酐，溶于水后生成亞硫酸，所以脫硫采用的方法是中和法，即：使用氧化鎂的水溶液與二氧化硫進行酸堿反應，生成物主要為亞硫酸鎂。

1.3 廢棄物處理

1.3.1 固物過濾

生成的亞硫酸鎂由于溶解度低，部分企業(yè)通過壓濾機壓濾后用做復合肥的添加劑。

1.3.2 氧化外排

氧化外排是常規(guī)方式之一，過程是將溶液中的亞硫酸鎂通過氧化，形成易溶于水的硫酸鎂溶液，將溶液中的雜質過濾后，通過加水稀釋，符合排放標準后外排。

1.3.3 亞硫酸鎂再生

亞硫酸鎂再生是最早使用的方法之一。脫硫后的亞硫酸鎂，經(jīng)脫水后進行煅燒分解，生成二氧化硫和氧化鎂，氧化鎂循環(huán)利用，繼續(xù)脫硫，產(chǎn)生的二氧化硫制備工業(yè)硫酸，工藝如下：

MgO返回脫硫塔繼續(xù)用于脫硫。

2 氧化鎂脫硫工藝簡介

2.1 漿液制備與輸送

將存儲倉的氧化鎂粉計量后通過皮帶或絞龍輸送機輸送至漿液罐，加水攪拌制備成氧化鎂及氫氧化鎂混合漿液，用漿液泵輸送至脫硫塔，根據(jù)塔內(nèi)pH值確定輸送量。

2.2 循環(huán)泵及霧化系統(tǒng)

應用常規(guī)脫硫塔吸收系統(tǒng)，集塔內(nèi)循環(huán)、脫硫、氧化為一體，每臺脫硫塔配備3層噴淋層，每層噴淋層有單臺循環(huán)泵供給，噴淋層配有相應數(shù)量的霧化噴嘴，噴嘴噴淋覆蓋設計面積為100%，重疊率為200%，循環(huán)泵的額定流量必須滿足霧化需求。

2.3 煙氣系統(tǒng)的逆接觸

來自于鍋爐的煙氣經(jīng)過除塵后在引風機作用下進入脫硫塔，脫硫塔下部為漿液區(qū)，主要起到存儲漿液、曝氣氧化等作用。中上部為煙氣通道，脫硫過程中的霧化、反應、吸收等過程在該區(qū)域進行，經(jīng)過除塵后的煙氣與吸收塔內(nèi)的循環(huán)漿液滿足逆向接觸要求，以保證脫硫效果。

2.4 氧化及曝氣

氧化與曝氣在漿液池中進行，使用1臺或2臺羅茨風機對漿液中的亞硫酸鎂通入空氣強制氧化，將不溶于水的亞硫酸鎂氧化成易溶于水的硫酸鎂溶液，減少塔內(nèi)沉積，方便其排出塔外。

3 影響脫硫率的因素及采用的措施

氧化鎂濕法脫硫被認為是效率高、效果好的脫硫方式，但實際脫硫過程中，常常出現(xiàn)脫硫效果下降，繼而影響達標排放的情況。因此，了解影響脫硫率的因素，對于設備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行能起到積極作用。

脫硫過程可被視作酸堿中和反應，反應的介質是以煙氣為主，混合霧化的漿液的反應空間。在吸收的過程中，酸堿中和時的反應時間、液氣之間接觸面積和霧化漿液的pH值被視為影響脫硫率的主要因素。

3.1 反應時間

反應時間是設計值，是煙氣經(jīng)過脫硫區(qū)域所駐留的時間，其設計依據(jù)是額定負荷下的實際煙氣量。反應時間的確定必須充分考慮最低噴淋層距離煙氣進口的有效時間，該時間段不低于最低設計量，為漿液全面積覆蓋截面至煙氣進口的反應時間，以保證每層噴淋的脫硫效果。其噴嘴噴淋點在錐形噴淋至全覆蓋區(qū)域的高度，不得作為煙氣的有效空間。

對于最低噴淋層，脫硫效果較差，應充分考慮噴嘴的覆蓋面和有效高度，如最大流量時仍無法滿足設計工況要求，建議通過計算改變噴嘴形式或有效噴淋高度。

3.2 接觸面積

3.2.1 循環(huán)漿液量

漿液循環(huán)量高，液氣比就大，但液氣比并非衡量脫硫效果的主要因素。循環(huán)量越大，越接近噴嘴的臨界流量，其霧化效果就會越好，因此提高循環(huán)量是改善脫硫效果的手段之一。

3.2.2 霧化效果

噴嘴的霧化效果是決定脫硫效率的最重要因素。正常運行的脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)排放不達標的主要原因多是由噴嘴堵塞造成的，噴嘴霧化工況惡化是脫硫難以達標的根本原因。

由于在脫硫塔內(nèi)需要對亞硫酸鎂進行曝氣氧化，使?jié){液中硫酸鎂含量逐步增加，當漿液中的硫酸鎂含量超過飽和狀態(tài)后，就導致硫酸鎂結晶的產(chǎn)生。如果使用過飽和狀態(tài)下的氧化鎂漿液繼續(xù)循環(huán)脫硫，漿液中包含尚未沉淀和正在形成的硫酸鎂微晶體，在脫硫漿液經(jīng)循環(huán)泵輸送至噴嘴過程中，由于漿液的粘滯性，貼近管壁側在流速不足以沖刷帶走管壁積淀物時，管壁緩流側將出現(xiàn)結晶(積垢)沉淀層。

隨著管壁沉淀層的增加，管線阻力增大，管線尾部壓力降低。由于噴嘴位置不同，工況惡劣處的霧化噴嘴流量減少，噴嘴部分位置出現(xiàn)漿液滯留，導致結晶體生成，部分有異物(編織袋等)或工況惡化處的噴嘴容易造成堵塞或部分堵塞。

噴嘴一旦發(fā)生堵塞現(xiàn)象，其霧化效果會一定程度下降，覆蓋能力及覆蓋面積也會受到影響，即脫硫效果受到影響，嚴重時會導致脫硫排放不達標。

堵塞物質的形成是不可逆的。一旦發(fā)生，必須停塔處理，否則會對生產(chǎn)及環(huán)保指標達標排放帶來不利影響。

3.2.3 漿液pH值

脫硫是酸堿中和反應，所以堿性越強，同等條件下對酸的中和能力越強，脫硫效果也就越好。但實際使用時，pH值增高，堿性增加，結垢的可能性也在增加，由于脫硫過程是逆向接觸，霧化漿液的pH值由高到低，進入漿液池前可以達到5及以下。

應將漿液池的pH值控制在合理范圍內(nèi)，過高容易結垢，過低則會影響反應效果。

4 結 語

氧化鎂濕法脫硫是一種成熟、高效的脫硫方式，需針對生產(chǎn)過程中的不達標問題繼續(xù)加強技術攻關，保證設備長周期穩(wěn)定運行和理想的排放效果?！?/p>

［1］ 蔣文舉. 煙氣脫硝技術手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.

［2］ 郭東明. 脫硫工程技術與設備[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2012.

［3］ 李兆東，王世和，王小明，等. 濕法煙氣脫硫噴嘴霧化特性研究[J]. 電力科技與環(huán)保，2006，22(4)：4-6.

［4］ 王中原，王倆，宋寶華. 氧化鎂濕法煙氣脫硫廢水處理技術探討[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010(3)：29-31.

Magnesium Oxide Desulfurization Process and Influencing Factors for Desulfurization Degree

LI Ran，DUAN Junni，LI Fang，LI Shigang
(TEDA Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

In recent years，following the high speed development of domestic economy，the extensive consumption of resources has caused poor air quality，which brings unfavorable influence on people’s health．Therefore，the nation has attached great importance on environmental protection．As a result，emissions from enterprises，especially desulfurization facilities of boilers are being strictly restricted．The magnesium oxide desulfuration mode，technical requirements and reasons affecting desulfurization effect were analyzed，aiming to provide reference to the increasing of magnesium oxide desulfurization rate.

magnesium oxide；desulfurization process；supersaturation；atomization effect；nozzle jam

TFT04.3

A

1006-8945(2016)08-0057-02

2016-07-03