李國銳

（山西省陽泉市環(huán)境科學(xué)研究所， 山西 陽泉 045000）

某燒結(jié)磚廠地處北方地區(qū)，屬于大氣重點控制區(qū)。該廠始建于2003 年，設(shè)計產(chǎn)能為年生產(chǎn)6 000萬塊燒結(jié)磚，燒成窯爐為2 條130 m 的隧道窯，配套建設(shè)有1 座濕法脫硫除塵器（鈉鈣雙堿濕式脫硫工藝），由于脫硫除塵器設(shè)計缺陷等問題，致使設(shè)施煙氣處理效果不佳。隨著當前環(huán)保形勢的日趨嚴峻各地治污要求也越來越嚴，故該廠現(xiàn)有的脫硫除塵系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)有環(huán)境保護要求。本文就該廠窯爐配套脫硫除塵系統(tǒng)改造進行了簡要的分析。

1 隧道窯相關(guān)技術(shù)參數(shù)

該廠燒結(jié)焙燒工藝采用的2 條130 m 拱形窯的頂隧道窯，窯體安裝有燃燒、排煙、余熱利用、冷卻、車底冷卻壓力平衡、溫度壓力測試和窯車等系統(tǒng)。通過出口拉引機將載有磚的窯車送到卸磚段，用人工將磚卸下并運到成品堆場，經(jīng)檢驗合格后出廠。

所用焙燒窯主要技術(shù)參數(shù)：隧道窯尺寸：137 m×3.3 m×2.65 m；窯爐燒成周期：41.91 h；窯爐燒成溫度：1 050 ℃；窯爐燒成成品率：97.5%；坯體入窯水分：＜5%；冷卻通風(fēng)溫度：室溫；排煙溫度：150 ℃；窯內(nèi)容車數(shù)：16 輛；窯車規(guī)格尺寸：4 350 mm×4 660 mm×840 mm；每車碼坯層數(shù)：12 層；窯車進車方式：液壓頂車；冷卻方式：集中風(fēng)冷(機械供風(fēng))；排煙方式：分散排煙（機械排煙）；合格率：＞95%。

2 原脫硫除塵系統(tǒng)存在的問題

目前，據(jù)實地勘察該燒結(jié)廠隧道窯兩條隧道焙燒窯，隧道窯配套建設(shè)有一座濕法脫硫除塵器（鈉鈣雙堿濕式脫硫工藝），含塵廢氣經(jīng)風(fēng)機（風(fēng)量約70 000 m3/h）引至濕法脫硫除塵器，通過噴淋增濕并離心分離原理實現(xiàn)脫硫除塵。脫硫除塵系統(tǒng)存在著設(shè)施設(shè)備運行不合理的諸多問題：隧道窯產(chǎn)生煙氣量和脫硫除塵器設(shè)計處理煙氣量不匹配，導(dǎo)致窯爐外排煙氣處理不完全；脫硫塔設(shè)計的煙氣與脫硫劑接觸時間短，脫硫塔吸收效率較低；窯體煙道設(shè)計存有缺陷，脫硫塔、配套風(fēng)機及管路腐蝕嚴重，管路出現(xiàn)了破損點；加灰、加堿系統(tǒng)不能根據(jù)脫硫效果及時調(diào)整加減量；人工加灰、加堿進行攪拌，工作效率低不能保證脫硫除塵系統(tǒng)全時正常運行；脫硫系統(tǒng)出碴系統(tǒng)不合理，出渣不及時。

根據(jù)以上出現(xiàn)的問題，該廠需重新對燒結(jié)隧道窯尾氣的脫硫除塵系統(tǒng)進行重新設(shè)計，并對配套風(fēng)機進行更換。

3 隧道窯脫硫除塵初步改造方案

3.1 改造后控制參數(shù)

結(jié)合該廠以往生產(chǎn)經(jīng)驗，日消耗煤矸石200 t，生產(chǎn)頁巖磚17～20 萬塊。根據(jù)計算，參照《第一次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》（第七分冊）中3131 黏土磚瓦及建筑砌塊制造業(yè)產(chǎn)污系數(shù)，該廠年產(chǎn)6 000 萬塊頁巖實心標磚，項目隧道窯標況下煙氣產(chǎn)生量為113 432.4 m3/h，出口煙氣溫度55 ℃，則工況下煙氣量為136 272 m3/h。故隧道窯脫硫除塵改造后總風(fēng)量為14～18 萬m3/h。

根據(jù)《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準》表2 中規(guī)定煙塵濃度（體積質(zhì)量）小于30 mg/m3，SO2濃度（體積質(zhì)量）小于300 mg/m3，過剩空氣系數(shù)為1.7。磚廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝方式，煙氣含氧量為多為18%～19%，若做好堵漏密閉措施，煙氣含氧量應(yīng)能降低到18%以下，空氣過剩系數(shù)為7，污染物折算濃度=污染物實測濃度×實際過剩空氣系數(shù)÷1.7，則要求實測煙塵濃度（體積質(zhì)量）小于8 mg/m3，實測SO2濃度（質(zhì)量濃度）小于75 mg/m3。

3.2 除塵工藝設(shè)備選擇

隧道窯排潮煙氣經(jīng)過焙燒窯和烘干窯后煙塵濃度（質(zhì)量濃度）小于100 mg/m3，初始煙氣煙塵濃度按100 mg/m3計算，實測煙塵濃度小于8 mg/m3計算，除塵器除塵效率應(yīng)大于92%。旋風(fēng)除塵器除塵效率80%作用，濕式除塵器除塵效率95%以上，干式布袋和電除塵器除塵效率99%以上，因此可選擇濕式除塵方式。

3.3 脫硫工藝計算選擇

日消耗煤矸石200 t，矸石含硫率1.5%，日產(chǎn)生SO2量為4.8 t。排潮煙氣原始SO2濃度（質(zhì)量濃度）約為900～1 100 mg/m3，脫硫后實測煙氣濃度小于75 mg/m3，按初始SO2濃度計算則脫硫效率應(yīng)不小于93.2%。

據(jù)此選擇濕式鈉鈣雙堿法脫硫工藝，液氣比按大于2.5 設(shè)計，鈣硫比按1.05 設(shè)計，脫硫循環(huán)水量為500 m3/h。

脫硫塔結(jié)構(gòu)選擇，考慮采用脫硫和除塵在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)，除塵效率要大于95%，脫硫效率要大于94%，因此脫硫塔采用旋流板塔結(jié)構(gòu)，脫硫塔內(nèi)徑5 m，設(shè)置三層旋流板，三層噴淋，兩層除霧器。

脫硫效率按94%計算，每天需脫除SO2量為4.5 t，每天需200 目純度85%商品氧化鈣5.2 t，每小時投加氧化鈣217 kg。鈉堿每天需補充60 kg。氧化鈣殘渣0.78 t/d，脫硫副產(chǎn)物每天9.07 t/d，每天需外排沉淀物10 t。

4 脫硫除塵工藝流程

濕式雙堿法工藝原理是采用氫氧化鈉作為啟動堿，氧化鈣作為再生堿，充分利用強氧化鈉脫硫效率高、反應(yīng)速度快、不宜結(jié)垢的有點，同時利用氧化鈣作為再生堿價格低的優(yōu)勢。

塔內(nèi)脫硫反應(yīng)：

塔外再生反應(yīng)：

氧化反應(yīng)：

隧道窯排潮煙氣脫硫除塵工藝流程如下：

煙氣經(jīng)引風(fēng)機送入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)經(jīng)過三級旋流板和三層噴淋，煙氣中的二氧化硫與脫硫液充分混合接觸后脫除煙氣中的SO2，經(jīng)脫硫后的煙氣經(jīng)過兩級除霧器，去除脫硫后煙氣中的液滴和部分霧滴，達標排放，處理工藝詳見圖1。

圖1 煙氣脫硫除塵工藝流程圖

脫硫后的循環(huán)水從塔底的排水管溝進入化漿池中，在此處通過螺旋給料機投入氧化鈣干粉，進行氧化鈣化漿及脫硫劑再生。經(jīng)化漿池的循環(huán)水進入循環(huán)池中，在循環(huán)池前部安裝曝氣風(fēng)機和曝氣管，使得脫硫后形成的亞硫酸鈉與氫氧化鈣充分反應(yīng)，生產(chǎn)氫氧化鈉脫硫劑和硫酸鈣沉淀。經(jīng)循環(huán)池沉淀后的再生循環(huán)脫硫液通過脫硫泵泵入脫硫塔內(nèi)，循環(huán)利用。生成的硫酸鈣及氧化鈣中雜質(zhì)等沉淀物通過隔膜泵泵入箱式壓濾機脫水，脫出水回流到循環(huán)水池中，脫水后污泥外運綜合利用。

5 改造后產(chǎn)生的環(huán)境和經(jīng)濟效益

該廠通過改造后，每年生產(chǎn)周期以300 d，每日24 h 考慮，脫硫除塵系統(tǒng)投入運行后年減少煙塵排放量347.4 t，減少二氧化硫排放量1 340 t。

脫硫除塵系統(tǒng)電氣總裝機容量為151 kW，最大運行功率120 kW，日電耗約2 448 kWh，電價按0.8元/kWh 計算，電費每天約1 958 元。商品氧化鈣價格按400 元/t，氫氧化鈉價格按5 000 元/t，藥劑費每天約2 380 元。