改進型石灰—石膏法脫硫工藝在糠醛廠的應用

摘要：文章通過某糠醛廠糠醛渣鍋爐煙氣脫硫實例，介紹了改進型石灰-石膏法脫硫工藝流程、工藝特點及脫硫效果，對該糠醛廠脫硫系統運行過程中存在的問題進行了分析，并提出了改進措施，為相同類型糠醛鍋爐煙氣治理提供了設計和運行經驗。

關鍵詞：改進型；石灰-石膏法脫硫工藝；糠醛廠；糠醛渣鍋爐；煙氣脫硫 文獻標識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2016）19-0038-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.017

糠醛（呋喃甲醛）是重要的有機化工原料，我國糠醛主要以富含聚戊糖化學成分的生物質（如玉米芯、玉米桿、稻殼等）為原料，采用硫酸為催化劑的直接法生產，糠醛渣是糠醛生產中的廢棄物。

由于糠醛渣的化學組成主要是纖維素和木素等有機質，因此可以燃燒并具有較大的發熱量。為了合理地資源化利用糠醛渣，實現生產過程中污染物的零排放，某糠醛廠35t/h鍋爐采用糠醛渣作為燃料進行燃燒，同時配套了改進型石灰-石膏法脫硫系統進行糠醛渣鍋爐煙氣治理。

1 糠醛渣鍋爐煙氣的特點

（1）煙氣成分復雜，煙氣量大。糠醛渣鍋爐煙氣中主要污染物包括顆粒物和SOx、NOx、CO、CO2、HCl氣體及燃燒不完全的有機化合物等；（2）煙氣含濕量大，排煙溫度低；（3）煙氣的危害程度高；（4）糠醛渣鍋爐煙氣中的顆粒物粒徑小，是PM10微細顆粒物的來源之一；（5）煙氣中的有害氣體、重金屬對人體和環境的危害比較大；（6）煙氣中酸性介質多，溶于水后對設備的腐蝕性強。

2 某糠醛廠煙氣脫硫工藝流程及系統組成

某糠醛廠鍋爐為35t/h糠醛渣鍋爐，煙氣采用一級旋風除塵器+脈沖濾袋除塵器+改進型石灰-石膏法脫硫工藝治理。

該廠鍋爐煙氣脫硫系統由煙氣系統、脫硫劑制備系統、脫硫塔吸收系統、深度凈化除霧裝置、塔外雙循環系統、副產品脫水系統、工藝水及反沖洗系統組成，改進型石灰-石膏法脫硫工藝流程如圖1所示：

3 改進型石灰-石膏法脫硫工藝原理

改進型石灰-石膏法脫硫工藝是在傳統石灰-石膏法脫硫的基礎上發展起來的一種新型脫硫工藝，脫硫原理與傳統工藝相同。化學原理如下：

在水中，氣相SO2被吸收并經下列反應離解：

SO2（氣）+H2O→SO2（液）+H2O

SO2（液）+H2O→H++HSO3-→2H++SO32-

由于H+被OH-中和生成H2O使得這一平衡向右進行。OH-離子是由水中溶解的石灰產生的。

Ca（OH）2+SO2→CaSO3+H2O

CaSO3+1/2O2→CaSO4

鼓入的空氣也可用來氧化HSO3-和SO32-離子，最后生成石膏沉淀物：

Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O（s）

Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O（s）

4 脫硫工藝特點

該工藝脫硫效率高，嚴格按照規程運行，能夠滿足超低排放的指標要求。

該工藝具有以下特點：

第一，塔外雙循環池，可以實現脫硫漿液pH值差別操作，使反應過程更加優化，因此可獲得更高的脫硫效率。（1）低pH值的一級循環池漿液用于脫硫一級噴淋，對進塔煙氣進行降溫及預處理，減少結垢的幾率；（2）往低pH值一級循環池通入壓縮空氣，可以提高漿液的氧化效率，得到高品質的石膏；（3）低pH值的一級循環池在石膏脫水后的濾液回用過程中，可以增大石灰的溶解度，提高石灰的利用率；（4）高pH值的二級循環池漿液用于二、三級噴淋，可以保證較高的脫硫

效率。

第二，脫硫塔專利的深度凈化除霧裝置（專利號：201420114868）的應用，不僅可以保證煙氣中霧滴的去除率，同時還可以作為精除塵裝置，降低煙氣中粉塵的含量，實現SO2、煙塵的超低排放。

第三，塔外雙循環池，與其他單塔雙循環脫硫工藝相比，脫硫設備內部結構簡單，運行更可靠。

第四，石膏濾液用于化漿，減少新水補充，可以較好地控制循環池液位。

第五，石灰漿液自流進入循環池，節約投資及運行費用。

第六，自動化程度高，依靠pH值控制加灰量，運行可靠。

5 脫硫效果

該糠醛廠采用改進型石灰-石膏法脫硫以來，經環保部分多次檢測（尚未安裝在線監測），在僅開一層噴淋的情況下，SO2的排放濃度保持在20～50mg/Nm3之間，當開二層噴淋時，可以實現近零排放。

在實際運行過程中，石灰粉（有效含量90%）的耗量平均為2.2t/d，產生石膏約為4t/d，廢水排放量約為0.5t/h，排放的廢水經預處理后，回糠醛車間拌酸或用于除塵灰加濕。

系統運行6個月后，檢查脫硫塔內部、噴淋層、除霧器、深度脫水裝置、循環管路等均無結垢現象。

6 脫硫系統運行過程中存在的問題及解決途徑

6.1 存在的問題及原因分析

6.1.1 脫硫漿液起泡溢出。在脫硫系統調試初期發現：脫硫漿液起泡溢出現象比較嚴重，明顯比其他燃料的鍋爐煙氣濕法脫硫系統泡沫多。

針對這一現象，我們通過對脫硫劑原料（石灰粉）、工藝水、煙氣、粉塵、脫硫漿液各方面進行逐一化驗、排查，經過認真研究發現，引起泡沫的原因主要是：糠醛渣燃燒后煙氣中含有大量成分復雜的有機化合物、重金屬，經噴淋進入脫硫漿液中，同時運行人員未按操作規程要求定時排廢水，導致脫硫漿液COD、BOD維持在較高水平，是產生泡沫的主要原因。另外，由于脈沖濾袋除塵器在鍋爐點火或運行過程中因煙氣溫度超限或濕度大需要不定時開啟旁通閥，煙氣中大量粉塵進入脫硫液，使脫硫液中粉塵含量高，從而引起脫硫液起泡沫大量溢出，進入脫硫液的粉塵量越大，脫硫液起泡越嚴重。

6.1.2 脫硫系統鋼結構管道和設備腐蝕嚴重。脫硫前鋼制煙道、設備產生腐蝕的原因主要是：糠醛渣鍋爐燃料含水量高，燃燒后排煙溫度低，經過脈沖濾袋除塵器后煙氣的溫度僅為80℃左右，煙氣中的SO2、SO3、HCl（糠醛渣燃燒后有Cl-存在）、醋酸成分，在露點溫度以下時溶于水形成稀酸，對鋼制煙道、設備造成

腐蝕。

脫硫后煙氣含濕量加大，由于沒有安裝GGH換熱器，排煙溫度更低，大量的稀硫酸、鹽酸、醋酸加重鋼制煙道及磚混煙囪的腐蝕。

脫硫系統調試完畢后交由業主運行，業主由于考慮經濟因素，擅自調低脫硫漿液的pH值，使得煙道、設備腐蝕更嚴重。

6.1.3 廢水較難處理。糠醛脫硫廢水呈棕褐色成分復雜，廢水中COD、BOD高，采用常規的脫硫廢水處理工藝路線難以治理。

6.2 改進措施及解決途徑

6.2.1 對于脫硫漿液起泡沫的問題，我們做了如下改進：（1）加強管理，提高鍋爐操作水平，減少脈沖濾袋除塵器走旁通的幾率。當脈沖濾袋除塵器必須走旁通時，增大脫水系統的工作頻率，及時過濾、排出漿液中的粉塵；（2）嚴格按操作規程加強廢水排放，使漿液中的COD、BOD、Cl-、重金屬維持在較低水平；（3）在循環池四周設計高壓噴淋裝置，抑制泡沫產生；（4）必要時加入脫硫專用消泡劑消泡。

通過以上調整，糠醛渣鍋爐煙氣脫硫系統起泡溢出的現象得到了有效控制，滿足了長期、穩定運行的

需求。

6.2.2 鋼制煙道、設備腐蝕嚴重的解決途徑。（1）在工藝設計時，盡量設置GGH換熱器；（2）煙道和設備采用耐腐蝕的材料制作（如玻璃鋼、316L不銹鋼復合板、合金鋼），一步到位，減少出現問題的幾率；（3）必須采用鋼制煙道和設備時，選用合適的防腐形式，加強供應商、施工隊伍的甄別，嚴把產品質量關；（4）脫硫系統嚴格按照操作規程設計參數要求運行，嚴禁隨意調整脫硫漿液的pH值范圍。

6.2.3 廢水難以處理的解決途徑。（1）經過反復實驗、分析，認為蒸發是糠醛鍋爐煙氣脫硫廢水處理的最佳路線，如有條件，建議采用蒸發法處理該脫硫廢水；（2）該脫硫廢水呈酸性，無蒸發條件的糠醛廠，可將脫硫廢水用于糠醛車間拌酸或除塵灰加濕。

7 結語

改進型石灰-石膏法脫硫工藝是一種先進的脫硫工藝，具有脫硫效率高、運行費用低、脫硫設備不易結垢的特點。通過合理的設計、工藝參數調整、加強供應商、施工隊伍甄別，嚴把產品質量關，嚴格按操作規程運行，糠醛廠糠醛渣鍋爐采用改進型石灰-石膏法脫硫系統可以實現超低排放并保持長期、穩定地運行。

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作者簡介：苑軍秀（1980-），女，河北石家莊人，供職于石家莊市宏晟環保科技有限公司，研究方向：大氣污染

治理。

（責任編輯：蔣建華）