張金果 蔡飛

摘 ?要：隨著工業(yè)生產與大氣污染矛盾日益突出，酸雨、霧霾、溫室效應日益嚴重。其中焦爐煙氣當中含有大量二氧化硫等有害化學物質，是大氣污染的主要元兇。針對焦爐煙氣對環(huán)境產生的污染問題，研發(fā)切實有效的脫硫方法迫在眉睫。目前旋轉圓盤干燥機脫硫、脫硝技術已在實際生產中應用。實踐證明通過該工藝處理后的煙塵，脫硫效果以及煙塵顆粒濃度顯著改善，可以達到排放標準，且使用該方法脫硫后產生的廢棄物可以二次利用。目前這一方法已被廣泛使用。

關鍵詞：旋轉圓盤干燥機;火電廠脫硫石膏

引言：

目前國家已經針對工業(yè)生產中產生的環(huán)保問題推出一系列政策，以求達到綠色生產，節(jié)能減排，國家對作為大氣污染的主要源頭焦爐煙氣也制定了相應的排放標準。大多數(shù)工業(yè)企業(yè)都會使用焦爐作為生產動力，而焦爐運行過程中會產生大量二氧化碳、氮氧化合物、粉塵等有害氣體，對環(huán)境造成很大危害。為了減少煙氣中有害氣體的濃度，使排放達到合格標準，多種脫硫、脫硝方法已經被應用到生產當中。本文主要對該工藝的生產過程以及優(yōu)缺點做主要分析。通過多次實驗反復改進，該工藝已經基本成熟可以用于煙氣脫硫脫硝。

一、旋轉圓盤干燥機工藝介紹

1、工藝原理

在企業(yè)生產過程中，焦爐煙氣大部分都是從下或側方排出，經過管道閥門切換匯合后由總管排出。脫硫劑經過旋轉圓盤干燥機脫酸后，均勻分散在總煙道內壁，當溫度達到后脫硫劑體積變大與煙道內部氣體充分接觸發(fā)生反應，迅速脫去二氧化硫等有害氣體中酸性物質，并可以將粉塵分離至除塵袋內進一步凈化。經過處理后的煙氣再進行下一步旋轉圓盤干燥機脫硝反應。煙氣中的氮氧化合物再經過與低溫催化劑反應后生成氮氣和水，在發(fā)動機動力下由煙道排出。

2、脫硫后化學反應物的二次利用

旋轉圓盤干燥機所使用的復合脫硫劑與其他普通脫硫劑相比，它不僅副產物少，而且產物中主要以可以二次利用的硫酸鈉為主，其占總產物的8～9成，其余為碳酸鈉占1-2成。反應生成的副產物粉劑可以用作礦山固化劑原料;可以用作水泥制作當中增加水泥硬度;還可以替代純堿用于玻璃工業(yè)、造紙業(yè)、紡織業(yè)、化學工業(yè)等等。使用旋轉圓盤干燥機脫硫脫硝工藝，不但能夠使煙氣達到脫硫去塵的排放標準，而且生成的副產物對環(huán)境無危害，可以被其他廠家回收進行二次利用。

二、各脫硫脫硝工藝方法對比

實際工業(yè)生產過程中用到的脫硫脫硝方法主要有三種。

1.旋轉圓盤干燥機脫硫工藝流程

這一方法主要是將高效脫硫劑均勻分布彌散至煙道內部，然后提高溫度增加脫硫劑體積使其與煙氣充分接觸發(fā)生反應，達到煙氣脫硫脫硝效果。這一工藝主要是根據(jù) HCI脫除干法系統(tǒng)研發(fā)改進，它的主要副產物為氯化鈉，也可以被二次回收利用。目前旋轉圓盤干燥機脫酸主要用于歐洲，通過不斷開發(fā)改進，該工藝在煤電廠、垃圾焚燒、以及水泥制造等領域都得到很好的使用效果。使用該方法大大提高了脫硫脫硝效率、減少了工業(yè)廢料和垃圾、副產物都可二次利用、投入使用成本低，該工藝值得被大力推廣使用。

2.旋轉圓盤干燥機脫硫工藝流程

旋轉圓盤干燥機脫硫工藝很早以前就被研發(fā)使用。該工藝脫硫過程主要是將氧化鈣、碳酸鈉和水混合反應后得到氫氧化鈣和碳酸鈉，然后將其作為脫硫劑均勻噴灑至煙氣管道內，迅速與管道內煙氣發(fā)生反應，吸收煙氣中的二氧化硫，達到脫硫效果。與此同時由于脫硫塔內溫度比較高，脫硫劑迅速變成粉狀固體，由除塵器收集回收?？梢哉f該脫硫工藝過程簡單可操作性強。使用該脫硫工藝的優(yōu)點是脫硫效率高，操作簡單，無毒害副產物產生。缺點是脫硫物遇高溫易成固體，副產物不容易被回收利用。

3.活性炭干法脫硫脫硝工藝流程

活性炭干法脫硫脫硝主要是使用活性炭吸附煙氣中的酸性物質，綜合反應生成硫酸。另外活性炭可以將煙氣中的氮氧化合物催化分解生成氮氣和水。通過二氧化碳吸附生成的二氧化硫可以被加工成化工產品用于其他工業(yè)。使用該工藝的優(yōu)點是被使用反應后的活性炭可以回收利用。缺點是溫度降低后會產生大量污染廢水。需要對廢水進行二次治理，造成投資成本增加。通過比較分析多種脫硫脫酸方法，可以看出 旋轉圓盤干燥機脫硫脫硝工藝的脫硝效率明顯高于其他工藝且產生的副產物最少，副產物回收利用方便。所以無論是考慮到投入成本還是操作可行性，旋轉圓盤干燥機工藝都是工業(yè)生產中最被值得使用的脫硫脫硝方法。

三、旋轉圓盤干燥機工作原理

旋轉圓盤干燥機就是先利用脫硫劑與管道內煙氣發(fā)生反應，脫去煙氣中二氧化硫等酸性物質，再使用脫硝催化劑對粉塵進行脫硝處理，使煙氣經過脫硫脫硝兩次處理后符合排放標準。

1.旋轉圓盤干燥機脫硫工藝主要技術要求

旋轉圓盤干燥機脫硫工藝靈活性比較高，即使脫硫系統(tǒng)停止運行，也不會影響煙氣管道內脫硫工作。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工藝操作簡單。主要操作技術要點如下。

（1）脫硫裝置結構簡單，占地面積小，投資成本少。

（2）系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好，無需頻繁維修檢測。

（3）該工藝運行無需加入水，全程保證系統(tǒng)干燥，增加系統(tǒng)使用壽命。

（4）脫硫標準達到國家煙氣排放標準以上。系統(tǒng)靈活性高，該工藝能夠適應各種焦爐工作，隨時根據(jù)排放標準進行內部調整。

（5）產生的副產物，對環(huán)境沒有污染，可以進行二次利用。

（6）系統(tǒng)設有健全的緊急故障方案，能最大限度地保證系統(tǒng)正常運行。

2、中低溫脫硝工藝主要技術要求

煙氣在管道內先經過脫硫再進行低溫脫硝，脫硝催化劑結構穩(wěn)定使用時間長，脫銷效果明顯。當脫銷系統(tǒng)進行一段時間穩(wěn)定運行后，為防止催化劑表面沉積較多，可以將脫硝催化劑返場重制，既解決了催化劑廢物處理問題，又降低了投入生成本。

四、脫硫脫硝工藝系統(tǒng)主要結構

煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)由以下幾個部分組成：

（1）投放旋轉圓盤干燥機脫硫劑裝置。

（2）除塵及配套設施。

（3）脫硝裝置及配套設施。

（4）脫硫脫硝系統(tǒng)輔助設備設施。

（5）消防、監(jiān)測、儀表盤、通信等綜合防控系統(tǒng)。

五、使用脫硫脫硝系統(tǒng)的影響

以火電廠進行的旋轉圓盤干燥機焦爐煙氣脫硫脫硝技術項目為例，進行數(shù)據(jù)跟蹤和反饋來具體對這一工藝分析與總結：

1.煙氣排放數(shù)據(jù)

項目主要設置泄漏率為5%的前提下煙氣凈化處理能力，不斷挑戰(zhàn)更低排放標準，完善改進工藝流程。

2.工藝脫硫石膏效率

使用該工藝項目進行煙氣脫硫脫硝處理，操作后煙氣二氧化硫、氮氧化合物以及煙氣顆粒濃度都低于正常排放標準。該標準完全可以滿足日益嚴苛的環(huán)保要求。

3.在實際生產的中使用效果

該企業(yè)于2018年正式啟用該項目。通過長時間對焦爐煙氣管道入口出口的監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，煙氣中含酸、氮指標都在標準范圍內，經過長時間試運行以及多次考核，該項目達到驗收標準，可以正式投入使用。脫硫顧名思義就是脫去燃料中的硫成分，凈化煙氣排放過程，減少有害氣體的排放減少大氣污染，保護環(huán)境。脫硫方法有很多種，一般有燃燒前脫硫、燃燒過程中脫硫、燃燒后脫硫等三種。隨著人們對生存環(huán)境要求的提高，經濟發(fā)展對工業(yè)生產技術要求的提高，工業(yè)生產與環(huán)境污染矛盾加深，人們對能源的使用與開發(fā)產生了新的思考。煤炭是19世紀工業(yè)發(fā)展的主要原材料，但是煤炭燃燒時產生的大量煤煙含有二氧化硫等有害氣體已經對環(huán)境造成嚴重威脅，它可以形成酸雨、帶來溫室效應、增加可吸入顆粒等，所以開發(fā)新能源，降低煤炭等材料中有害氣體排放已經被逐漸提上日程。隨著人們環(huán)保意識增強，很多煙氣脫硫工藝已經被應用到實際生產當中，對減少廢氣排放，改善環(huán)境污染有著重要意義。脫硫過程必須使用脫硫劑，脫硫劑就是指能夠脫除燃料中游離的二氧化硫、三氧化硫等硫氧化物藥劑，比如石灰，石灰石等。一般去除窯內煙道中的二氧化硫脫硫劑多使用的是比較便宜的石灰質藥劑配置而成的堿性溶液。化工廠和冶煉廠等經常使用的是堿性硫酸鋁等溶液作為脫硫劑，它可以通過分解還原后重新循環(huán)利用。碳酸鈣作為脫硫劑，在回轉窯內脫硫反應過程中達到一定溫度后分解成氧化鈣、有機硫等化學物質，來促進硫酸鹽分解得到硫。一般碳酸鈣進行分解的最低溫度在950℃左右，達到或大于這個溫度就可以進行脫硫反應了。當溫度高于1250℃時就會影響脫硫反應，所以脫硫過程溫度要保持在950℃至1250℃之間。

六、旋轉圓盤干燥機的工作效率

1.旋轉圓盤干燥機處理脫硫石膏的應用

主要是利用石油焦等原材料在煅燒爐中經過1250℃高溫進行空氣阻隔煅燒。當石油焦經過煅燒后粉末電阻值符合要求后再經過一定工藝手段處理，與瀝青進行混合產出的化學物質加入到模具內振動得到生坯，然后在1200℃溫度下在回轉窯內斷燒得到用于鋁電解槽的預培陽極。這一生產工藝會產生二氧化碳、瀝青煙等可燃氣體，但是到目前為止沒有成熟的辦法解決這一問題，所以很少有達標投產案例。

2.脫硫系統(tǒng)簡介

目前市面上的大多數(shù)旋轉圓盤干燥機系統(tǒng)設計、設備生產以及建設組裝主要由吉林省、汨羅市、黑龍江省的三家公司負責。這一系統(tǒng)主要采用鈉-鈣雙堿法脫硫工藝，脫硫率和除塵率以及裝置的使用率均可接近100%，大大提高了旋轉圓盤干燥機碳硫排放標準。

七、旋轉圓盤干燥機主要問題分析

回轉窯脫硫設備在實際使用中主要存在以下問題：

1.系統(tǒng)指標不合格

第一次進行脫硫系統(tǒng)調試時回轉窯并沒有進行滿負荷運作，只啟動半運行狀態(tài)。它的脫硫效率極低，只能達到三成，入口和出口的二氧化硫以及粉塵濃度都不合格。第二次進行脫硫調試實驗室時還是要使旋轉圓盤干燥機進行半運行狀態(tài)，脫硫效率僅提高了兩成。出入口的二氧化硫及粉塵排放程度都不符合要求。后續(xù)雖然對脫硫設備進行了升級改進，但是仍達不到脫硫指標。

2、脫硫過程濃縮泵動力不足

吸收塔地溝漏水下沉、大部分時間停止運行用于沉渣清理以及環(huán)境指標不合格。系統(tǒng)只工作三天就必須停止進行沉渣處理長達十天或十天以上，嚴重阻礙了脫硫工作進程。

4.旋轉圓盤干燥機長期不使用會造成煙氣泄漏

從而腐蝕系統(tǒng)內部零件。脫硫系統(tǒng)工作時間短維修時間長，四分之三的時間都用于機械維修保養(yǎng)，停產時內部煙氣無法及時排出，造成系統(tǒng)內部零部件腐蝕損壞掉落，形成了惡性循環(huán)，進一步延長脫硫系統(tǒng)停產時間。

八、旋轉圓盤干燥機使用過程分析

1.雙堿法會在 pH值達到一定數(shù)值后降低亞硫酸鈣溶解率，無法生成石膏用于脫硫物脫水。為保證其正常運行，pH值需要達到10左右，但是主要問題就出在這兒，當pH值達到6.75以后，鈣幾乎就不溶解了，不會進行氧化還原反應，也就無法生成石膏。目前這一矛盾問題還無法解決，不能找到一個方法既可以保證脫硫過程順利開展，又可以同時完成脫硫物脫水。

2.系統(tǒng)內因亞硫酸鈣濃度高而堵塞無法連續(xù)運行。脫硫過程中會進行多次化學反應，產生多種化學物，而這些化學物中間又會進行二次反應，比如亞硫酸鈣，它的大量產生會阻塞系統(tǒng)運行，阻礙脫硫工作，繼續(xù)進行。

3.脫硫過程中產生的二氧化碳會與漿液中的氫氧化鈣等反應而生成碳酸鈣造成脫硫失效，二氧化碳與鈉和鈣的二次反應使脫硫劑無法繼續(xù)使用造成浪費，大大降低了脫硫效率，提高了脫硫成本。

4.雙堿法由于設計缺陷循環(huán)泵動力不足不僅無法提高循環(huán)量，脫氧劑還不斷與窯沒氣體反應，所以即使再加大脫硫劑劑量也無濟于事，無法增加脫硫量。由于種種原因和缺陷，雙堿法還不是最適合用于現(xiàn)在脫硫工作的方法。雙堿法脫硫技術脫硫效率低且不能長時間運行，運行時產生的化學物易造成內部堵塞，實用性和穩(wěn)定性都很差。簡單概括雙堿法是運用鈉基脫硫法進行塔內脫硫，由于此方法堿性較強，在脫硫后與二氧化硫反應產生大量化學物結晶，造成系統(tǒng)內部堵塞?，F(xiàn)在工業(yè)在崛起的同時對環(huán)境造成嚴重污染，國家在展開環(huán)境治理的同時制定了一系列工廠生產環(huán)保系統(tǒng)安裝標準以及環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測制度。要求各工業(yè)生產企業(yè)嚴格按照標準執(zhí)行。在此條件下雙堿法脫硫技術已經無法滿足環(huán)保標準，終將被新的脫硫技術取代，漸漸退出歷史舞臺。

結論：

為保證企業(yè)生產符合國家環(huán)保標準，多種脫硫脫硝生產工藝在工業(yè)生產中被使用。脫硫顧名思義就是脫去煙氣中的硫成分，凈化煙氣排放過程，減少有害氣體的排放。隨著人們對生存環(huán)境要求的提高，經濟發(fā)展對工業(yè)生產技術要求的提高，工業(yè)生產與環(huán)境污染矛盾加深，人們對能源的使用與開發(fā)產生了新的思考。目前大多數(shù)工業(yè)生產使用鍋爐作為主要動力，它運行時產生的煙氣含有二氧化硫等有害氣體已經對環(huán)境污染造成嚴重威脅，它可以形成酸雨、帶來溫室效應、增加可吸入顆粒等，所以開發(fā)新能源，凈化有害氣體排放已經被逐漸提上日程。本文介紹的旋轉圓盤干燥機在火電廠脫硫石膏處理，脫硫效率高，副產物少，副產物還可以進行二次回收利用，這一工藝向降低大氣污染，有效治理環(huán)境邁出重要一，這一方法值得被廣泛推廣使用。

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基金項目：

學院課題—自然科學類重點課題