鈉堿法硫酸尾氣處理裝置改造的生產(chǎn)實踐

丘敢興，萬學(xué)武

（奎屯銅冠冶化有限責(zé)任公司，新疆奎屯 833200）

新疆某公司是一家硫鐵礦制酸企業(yè)，設(shè)計硫酸產(chǎn)能400 kt/a。制酸采用絕熱蒸發(fā)、稀酸洗滌凈化、“3+1”二轉(zhuǎn)二吸工藝，尾氣處理采用鈉堿法脫硫工藝。

硫酸尾氣除含有大量無害的O2、N2外，還含有少量的SO2、SO3及硫酸霧、顆粒物等有害物質(zhì)。現(xiàn)有硫酸尾氣脫硫采用鈉堿法工藝，能夠很好地控制尾氣中的SO2濃度滿足GB26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，但尾氣中其他要求嚴(yán)格控制的指標(biāo)如顆粒物質(zhì)量濃度最高可達(dá)70 mg/m3，正常運行時在50 mg/m3以上；硫酸霧質(zhì)量濃度在 20 mg/m3左右。按照新疆維吾爾自治區(qū)最新排放要求，奎屯地區(qū)需嚴(yán)格執(zhí)行最新特別排放限值要求，即 ρ(SO2)≤200 mg/m3，顆粒物（ρ）小于等于 30 mg/m3，硫酸霧（ρ）小于或等于 5 mg/m3。為滿足自治區(qū)尾氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)該企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須對尾氣脫硫工藝進(jìn)行升級改造。

1 鈉堿法原理及工藝流程

鈉堿法是硫酸尾氣治理最常用、最普遍的方法之一，廣泛用于各種煙氣脫硫[1]。鈉堿法脫硫工藝的原理是用氫氧化鈉或碳酸鈉的水溶液作為吸收劑，與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉繼續(xù)與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，主要反應(yīng)為：

反應(yīng)生成的吸收液為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合液。由于其利用價值較低和產(chǎn)生的量較少，考慮將其部分開路送往廢水處理車間處理。

鈉堿法尾氣脫硫工藝流程見圖1。

圖1 鈉堿法脫硫工藝流程示意

鈉堿法脫硫工藝主要特點：

1）吸收效率較高，可達(dá)95%以上，脫硫劑不易揮發(fā)，但需及時將部分亞硫酸鈉和硫酸氫鈉開路，否則易造成噴嘴堵塞和塔內(nèi)結(jié)晶現(xiàn)象，影響吸收效率。

2）工藝流程簡單成熟，SO2排放指標(biāo)控制靈活，反應(yīng)速度快。

3）脫硫劑易得，但目前價格較高，運行成本也較高。

4）脫硫系統(tǒng)一次性投資較低。

2 鈉堿法尾氣脫硫運行中存在的主要問題

目前，生產(chǎn)系統(tǒng)運行正常，尾氣ρ（SO2）排放控制在150 mg/m3以下，具體排放數(shù)據(jù)見表1。

由表1可以看出：正常生產(chǎn)時，尾氣SO2可以滿足排放限值要求，而顆粒物和硫酸霧這2項指標(biāo)偏離排放限值較多，必須采取合理的處理措施，否則該生產(chǎn)裝置面臨著被迫關(guān)停的風(fēng)險。

表1 裝置正常運行時的尾氣排放數(shù)據(jù)

3 工藝方案的選擇及特點

3.1 工藝方案的選擇

原制酸系統(tǒng)尾氣中顆粒物和硫酸霧這2項指標(biāo)均不能滿足排放限值的要求，所選擇的工藝和設(shè)備必須具有同時降低這2項指標(biāo)的能力，就調(diào)研結(jié)果來看，在尾氣脫硫后部增加濕式電除塵器或者采用絲網(wǎng)除沫器都可以達(dá)到要求。

改造于2019年6月份實施，決定采用在脫硫塔后部增加濕式電除塵器的方案，尾氣處理系統(tǒng)總體為鈉堿法脫硫塔+濕式電除塵器工藝。

濕式電除塵器設(shè)置于脫硫設(shè)施與煙囪之間，用于去除脫硫后飽和濕煙氣中的煙塵、氣溶膠等細(xì)微顆粒。在濕式電除塵器的陽極和陰極線之間施加數(shù)萬伏直流高壓電，在強電場的作用下，電暈線周圍產(chǎn)生電暈層，電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離，從而產(chǎn)生大量的負(fù)離子和少量的陽離子，這個過程叫電暈放電；隨飽和濕煙氣進(jìn)入其中的塵（霧）粒子與這些正、負(fù)離子相碰撞、凝并而荷電，荷電后的塵（霧）粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，向陽極運動；到達(dá)陽極后，將其所帶的電荷釋放掉，塵（霧）粒子就被陽極所收集，進(jìn)而通過水沖刷的方式將其清除[2]。

3.2 濕式電除塵器特點

1）無二次污染、運行成本低。濕式電除塵器在運行過程中所有的沖洗水均可循環(huán)利用，作為脫硫系統(tǒng)工藝補充水使用。

2）除塵、除霧性能優(yōu)良。濕式電除塵器的除塵、除霧效率均能符合設(shè)計要求，除塵、除霧效率最高可達(dá)99.7%以上。濕式電除塵器出口煙氣硫酸霧質(zhì)量濃度可達(dá) 3 mg/m3以下，含塵質(zhì)量濃度可達(dá)2 mg/m3以下。

3）耐腐蝕性能優(yōu)良，使用壽命長。由于濕式電除塵器采用耐腐蝕、耐磨材料制作，正常使用壽命可超過20年。

4）電氣性能優(yōu)良。由于濕式電除塵器陽極具有高導(dǎo)電性，特別是配合高效陰極線，是處理高含酸霧、高含塵、高流速煙氣的最佳設(shè)備。

4 設(shè)計的工藝條件及流程

濕式電除塵器系統(tǒng)設(shè)計工藝參數(shù)見表2。

表2 濕式電除塵器設(shè)計工藝參數(shù)

改造后的工藝流程如圖2。

圖2 改造后的工藝流程示意

5 改造后的運行情況

項目于2019年6月10日改造完成，系統(tǒng)于6月29日投產(chǎn)運行，經(jīng)過3 d的調(diào)試，設(shè)備運行狀態(tài)良好，各項指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。

具體運行結(jié)果見表3。

技改實施后，設(shè)備運行穩(wěn)定，顆粒物和硫酸霧兩個支點監(jiān)控指標(biāo)明顯下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新疆維吾爾自治區(qū)最新特別排放限值要求。實際運行電耗為35 kW/h，水耗為0.2 m3/h。該項目的成功改造，為生產(chǎn)系統(tǒng)的長期運行創(chuàng)造了必要條件，也為地區(qū)減少環(huán)境污染、大氣治理作出了重要貢獻(xiàn)。

表3 裝置改造后正常運行時的尾氣排放值

6 結(jié)語

濕式電除塵器在硫酸尾氣治理中的成功應(yīng)用，使硫酸裝置尾氣排放中顆粒物和酸霧這2個重要指標(biāo)都達(dá)到了新疆地區(qū)《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的最低排放限值要求。減少了污染物排放，為大氣治理作出了貢獻(xiàn)，也為同行業(yè)硫酸尾氣治理提供了一個切實可行的成功案例，具有一定推廣借鑒意義。