高效氣旋洗滌技術在轉爐尾氣SO2治理中的運用實踐

李輝

摘 要：本文主要介紹一種改進型的高效氣旋脫洗滌技術，在轉爐尾氣脫硫中的應用，相對于煙氣量較小、二氧化硫濃度較低的煙氣脫硫，具有投資少、占地面積小、吸收效率高、運行穩定性好的特點。

關鍵詞：高效氣旋洗滌；二氧化硫治理；實施效果

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.049

1 引言

SO2是最常見、最簡單的硫氧化物，大氣主要污染物之一。SO2是形成硫酸型酸雨的根源，當它轉化為酸性降水時，對人類和環境危害更加廣泛和嚴重。

2 現狀及工藝流程

（1）主要設備設施。生產設施：貴鉛爐1臺、收塵設施、表面冷卻器、布袋除塵器、排風機。（2）工藝流程簡述。轉爐處理鉛陽極泥，處理量18t/d， 煙氣經表面冷卻器降溫后，布袋除塵器收塵，排放煙氣含塵濃度小于70mg/m3，現有設備設施能夠滿足生產及環保要求。（3） 煙氣排放主要參數。煙氣溫度：80℃；標況煙氣量：14500 m3/h；煙氣含塵量： 70 mg/ m3。

3 煙氣脫硫治理方案

3.1 現有脫硫技術

目前已開發出數百種煙氣脫硫技術，但真正實施工業化還不到20種，煙氣脫硫方法按脫硫劑的物相分類，可分為濕法脫硫與干法脫硫兩類。濕法是指用液體吸收劑洗滌含SO2煙氣以脫硫。濕法占國內外脫硫裝置的85%左右，濕法主要有：石灰法、氨-酸法、堿法、雙堿法、堿式硫酸鋁法等。濕法具有脫硫效率高、技術成熟可靠的優點。

干法是以干粉狀吸收劑、吸咐劑或催化劑來處理SO2煙氣。優點是：工藝簡單、無污水處理，能耗低，無腐蝕性。但也存在脫硫效率低，操作不穩定，操作技術要求高的缺點。通過分析比較，選擇濕法脫硫比較經濟實用。

3.2 吸收劑的選擇

目前常用的吸收劑有石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉、液氨、有機胺等。針對本熔煉爐煙氣量小、煙氣含硫相對低的特點，選擇氫氧化鈉吸收比較經濟，脫硫廢液泵送廢水處理系統處理，經蒸發系統產出硫酸鈉副產品。（1） NaOH溶液吸收SO2基本原理。氫氧化鈉堿溶液洗滌SO2的煙氣時，首先是溶于水中，并部分離解生成H+、HSO-3及少量的SO-3。堿溶液中存在著Na+ 和HO-，反應使Na+和HO-不斷減少，達到脫硫的目的。（2）特點。氫氧化鈉對SO2的親和力強；亞硫酸鈉-亞硫酸氫鈉的化學機理能適應吸收與再生循環操作；鈉鹽溶解度大，有將吸收化合物保持在溶液內的能力，從而可避免洗滌器內結垢和淤塞。

3.3 脫硫設備的選擇

對于低濃度的SO2洗滌凈化，常用的脫硫設備有旋流板塔、動力波塔、空心噴淋塔等，工藝原理比較如下：（1）動力波洗滌塔。由大孔徑特制噴嘴裝置、空塔、除沫裝置組成。工作原理：動力波洗滌技術是一種獨特的技術，是將洗滌液通過大孔徑噴嘴噴煙管，使洗滌液和氣體的動量達到平衡，從而在氣體的必經之路上產生一個泡沫區，該區為一強烈的湍動區域，液體表面積大而且迅速更新，以達到有效脫除顆粒與清除氣態污染物的目的。優點：采用大孔徑噴嘴不堵塞，吸收效率高。缺點：運行阻力大，運行費用高。（2）空心噴淋塔。工作原理：用噴嘴將洗滌液霧化成細小液滴，均勻地分散于氣相中，增大液相的比表面積，達到脫硫目的。優點：結構簡單，投資省，操作維修方便。缺點：是霧化噴嘴易堵塞，需要常更換清洗，脫硫效率較低。（3）高效氣旋脫硫塔。由旋流板、空塔、除沫器、噴淋裝置組成。工作原理：高效氣旋脫硫工藝中的脫硫劑漿液，與進入脫硫塔的煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中堿性成分發生反應，以及加入的氧化空氣進行化學反應，最后生成硫酸鹽。脫硫后的凈煙氣依次經過除霧器除去水滴，經脫硫塔頂排出。優點：洗滌液由泵直接供入，由布液器分配到旋流板形成液膜，不存在堵塞，阻力較小，脫硫效率較高。缺點：旋流板布液不均勻，影響脫硫效果。

3.4 脫硫治理方案

通過上述分析比較，選擇高效氣旋脫硫塔，吸收劑采用氫氧化鈉的治理方案。新建高效氣旋塔、循環泵等；同時對原收塵系統進行優化改造，改造表面冷卻器，提高進入布袋器溫度，防止布袋器煙氣結露，降低系統運行阻力。脫硫塔設計參數，入口參數，煙氣溫度：80℃，煙氣量：14500 m3/h，煙氣含塵量： 80 mg/ m3，煙氣含SO2濃度：6000 mg/ m3；出口參數，SO2排放濃度<200 mg/ m3；煙塵排放濃度<40 mg/ m3。

治理改造工藝流程簡述。煙氣從下部進入高效氣旋脫硫塔均氣室， 經旋流器分流高速向上旋轉，脫硫漿液由循環泵泵入塔頂；當煙氣由氣相進入液相與脫硫漿液充分反應后，形成的化合物落入脫硫循環池底，新的煙氣及新的脫硫漿液繼續參與反應，形成新的氣液動力平衡，往復循環，達到脫硫除塵的目的；凈化后的煙氣直接從塔頂排空。

高效氣旋脫硫塔的特點：（1）高效氣旋脫硫塔旋流板不僅提供200mm×300mm的足夠空間作為氣流通道，更為重要的是，元件上面是高速旋轉的乳化液層。通過每個旋流板的透鏡，可以一目了然地看到工作中的乳化液層，液層內的氣液進行著高速旋切碰撞，沖涮著旋流板。旋流板與水平面成50度角。同時在頂層旋流板上端設置圓錐形布液器，使脫硫劑進液撞擊到布液器上能夠向四周散開，充分與四周擴散的煙氣進行反應，保證脫硫、除塵、凈化H2S等有害氣體的效果。

（2）采用氫氧化鈉作吸收劑，吸收效率高，循環液轉換可直接泵送污水站處理，并可回收鈉鹽，不需增加沉淀過濾設施；堿液配制貴金屬場地沖洗水配制，不會產生水澎脹。（3）系統阻力相對小，運行費用低。

4 運行控制參數

本工藝主要控制參數為：煙氣進口溫度：<90℃；循環液pH： 5～7；氫氧化鈉噴淋液濃度：15%；系統運行阻力：<1200 Pa。經過一段時間的試運行，證明以上參數是符合實際。

5 結語

（1）對于煙氣量、含硫量相對小，不利于制酸的煙氣，應用高效氣旋洗滌技術，能夠實現穩定達標排放；系統配套緊湊，占地面積小，運行穩定，維修費用低。（2）供液采用通徑管（泵出口管），布水器、多層大間隙旋流板的獨特設計，在氣液比、運行阻力相對的條件下，能夠達到理想的霧化效果，實現氣體的高效凈化。并解決了常規脫硫系統中噴嘴堵塞、結垢的問題。（3）脫硫效率高，能達到96%以上。（4）生產實踐中存在的不足。高效氣旋洗滌技術脫硫除塵，體現了其獨特的性能和優勢，但也存在一定的不足，運行過程中亞硫酸鈉易飽和結晶，增大吸收漿液的置換量，以及后續廢水的處理量。

參考文獻：

[1]楊飏 .二氧化硫減排技術與煙氣脫硫工程，2004.