淺談堿法煙氣脫硫工藝及技術改進

王俊榮

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

在現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中，冶金、火電、玻璃等行業(yè)都會產(chǎn)生含有SO2及酸霧的煙氣，SO2及酸霧是污染大氣的主要成分之一。嚴重的大氣污染對人民的身體健康、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、社會進步都會造成危害。因此控制SO2及酸霧的排放一直是國家大氣污染治理的主要目標，要想從根本上解決酸雨的問題，煙氣脫硫是最有效的辦法，因此煙氣脫硫裝置得以大力推廣應用［1］。

2 堿法脫硫的工藝原理

目前貴溪冶煉廠采用了氫氧化鈉稀溶液脫除煙氣中SO2及酸霧的脫硫工藝，并成功用于生產(chǎn)運行，其特點是運行平穩(wěn)、操作簡單、占地面積小、建設投資低。脫硫塔一般設置多層噴嘴進行空塔噴淋，其脫硫原理是在脫硫塔內噴淋一定濃度的氫氧化鈉稀溶液，氫氧化鈉稀溶液與煙氣中SO2及酸霧發(fā)生中和反應，生成亞硫酸鈉和硫酸鈉，從而達到去除SO2及酸霧的目的。

脫硫液與煙氣中的SO2和酸霧接觸后會發(fā)生式（1）、（2）所示的中和反應：

該過程中由于使用鈉堿作為強吸收液［2］，因此吸收系統(tǒng)中不會生成沉淀物，主要的副反應為氧化反應，Na2SO3氧化生成Na2SO4。

3 堿法脫硫中脫硫設備、脫硫劑的選擇

治理有色冶煉煙氣中的SO2的關鍵有兩個方面［3］：

（1）脫硫設備：保證煙氣與脫硫劑充分接觸，反應完全，促使化學反應順利高效進行，反應后又可實現(xiàn)煙氣的氣水分離，使得尾氣排放達標，且不帶多余的水分。脫硫設備及其配套管道需耐腐蝕、一定的耐磨性，保證脫硫裝置的長周期穩(wěn)定運行［4］。

（2）脫硫劑：脫硫劑的選擇直接影響煙氣脫硫的效果，同時應考慮副產(chǎn)物的產(chǎn)生，所以科學合理的脫硫劑應是脫硫效率高、經(jīng)濟環(huán)保、不易揮發(fā)便于運輸、水溶性好、可方便操作且無二次污染的［5］。

3.1 NaOH 稀溶液脫硫劑

NaOH 水溶性好，可以配置任意濃度的脫硫液，根據(jù)煙氣條件及排放要求配置。NaOH 稀溶液脫硫劑與SO2的反應迅速，脫硫效率高，且易于運輸和存儲，不過采用NaOH 稀溶液脫硫劑成本較高、產(chǎn)生一定量的亞鈉廢水，氣溫低時容易形成亞鈉結晶，造成設備和管道堵塞。

3.2 石灰脫硫劑

石灰脫硫劑成本低，運行費用較低，但由于氫氧化鈣難溶于水，用石灰作為脫硫劑需設攪拌溶解槽及澄清池等設施，脫硫裝置較復雜；脫硫過程中與SO2反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，極易造成設備和管道的堵塞；氫氧化鈣難溶于水，循環(huán)液中的氫氧化鈣含量低，脫硫效率不高，且不能適應較高SO2濃度的煙氣。

3.3 氨水脫硫劑

氨水與煙氣中的SO2反應迅速，脫硫效率高，裝置簡單且容易操作。但氨水容易揮發(fā)，運輸與存儲不便利，氨水本身容易對環(huán)境造成污染。各種脫硫劑工藝比較見表1。

表1 各種脫硫劑工藝比較

4 堿法煙氣脫硫的工藝特點

（1）工藝簡單，設備占地少，易操作，容易實現(xiàn)全自動控制；

（2）脫硫效率高，一般在95%以上；

缺點是NaOH 稀溶液脫硫劑會產(chǎn)生亞硫酸鈉副產(chǎn)物，形成一定的廢水，當亞硫酸鈉達到一定濃度時會形成結晶，堵塞設備及管道［6］。

5 堿法煙氣脫硫技術的改進

目前采用氫氧化鈉稀溶液脫出煙氣中SO2及酸霧是常用的一種脫硫工藝，脫硫塔一般設置多層噴嘴進行空塔噴淋，其脫硫原理是在脫硫塔內噴淋一定濃度的氫氧化鈉稀溶液，氫氧化鈉稀溶液與煙氣中SO2及酸霧發(fā)生中和反應，生成亞硫酸鈉和硫酸鈉，從而達到去除SO2及酸霧的目的。該裝置存在以下缺陷：一是不能根據(jù)煙氣中SO2的濃度實時調整脫硫液的濃度，二是不能適應煙氣中較大SO2濃度的波動，三是脫硫效率不高。

為了克服傳統(tǒng)堿法煙氣脫硫技術的缺點對該工藝進行改進，主要工藝過程是：在脫硫塔的入口煙道增設霧化噴嘴，霧化噴淋裝置包括多組霧化噴嘴、稀堿槽和濃堿槽， PLC 控制稀堿槽配置與煙氣中SO2濃度相適應的脫硫液；位于煙管內的霧化噴嘴根據(jù)PLC 設定的壓力噴射脫硫液脫出煙氣中的SO2和酸霧；脫硫塔下段噴淋含有一定濃度Na2SO3、NaOH的循環(huán)液進一步脫出煙氣中的SO2及洗滌煙氣中多余的脫硫液；洗滌脫硫塔上部的除沫器脫出煙氣的水分，確保脫除煙氣中SO2及酸霧的脫除效率。

傳統(tǒng)堿法煙氣脫硫主要通過塔內的多層噴淋進行SO2的反應吸收，工藝改進后，在脫硫塔的入口煙道增設霧化噴嘴，經(jīng)霧化的氫氧化鈉稀溶液，大大提高了與SO2的反應效率，煙管內的霧化噴淋完成了主要的SO2吸收。未反應掉的的稀氫氧化鈉溶液進入脫硫塔底部進行塔內循環(huán)噴淋，塔內只需設一層噴淋管，主要為洗滌回收煙氣中夾帶的氫氧化鈉溶液、其次對于煙氣中未反應掉的SO2進行再次的脫除。工藝改進后，噴淋液與煙氣的液氣比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，在提高脫硫效率的同時大大降低了能耗；改進后增設了PLC 控制的脫硫裝置能根據(jù)煙氣中SO2的濃度實時調整脫硫液的濃度來適應煙氣中較大SO2濃度的波動，具備較大的的操作彈性。

6 效果分析

貴溪冶煉廠熔煉二系統(tǒng)陽極爐和硫酸三系列尾氣脫硫均采用了該工藝，表2 詳細闡述了熔煉二系統(tǒng)陽極爐尾氣脫硫裝置的各項參數(shù)。

工藝改進后，噴淋液與煙氣的液氣比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，噴淋循環(huán)量為100 m3/h，循環(huán)泵電機功率為45 kW·h，傳統(tǒng)的循環(huán)量為300 m3/h，循環(huán)泵電機功率為75kW·h，年節(jié)約電費十余萬元。

表2 熔煉二系統(tǒng)陽極爐煙氣脫硫參數(shù)表

7 結論

綜上所述，堿法煙氣脫硫技術脫硫效率高，系統(tǒng)運行可靠，占地面積少，投資低，工藝簡單，容易實現(xiàn)無人值守，比較適合煙氣量較小且SO2濃度不高的煙氣，在有色行業(yè)具有一定的推廣價值。