石灰-石膏法技術在陶瓷廠煙氣脫硫系統中應用*

趙文立

(廣東金牌陶瓷有限公司 廣東 佛山 528000)

前言

隨著廣東省生態環境廳和廣東省市場監督管理局發布的《陶瓷工業大氣污染物排放標準》DB44/Z 160-2019出臺并實施，陶瓷工業大氣污染物排放要求：SO2限值30 mg/m3，顆粒物限值20 mg/m3，氮氧化物限值100 mg/m3。要達到超清潔排放，這就使煙氣治理脫硫工藝的選擇非常關鍵，目前煙氣治理工藝有許多種，各有優缺點，而石灰-石膏法脫硫生產工藝以石灰水或石灰乳冼滌煙氣中的SO2產生CaCO3轉化為石膏CaSO4，該法脫硫效率可達95%以上，是世界上應用最為廣泛廉價的脫硫工藝之一，石灰-石膏法脫硫工藝正逐漸用于陶瓷工業煙氣治理。

圖1 石灰-石膏法工藝流程圖

1 煙氣脫硫工藝技術改造歷程

2014年廣東金牌陶瓷有限公司采用雙堿法脫硫工藝對6條窯爐日產60萬m3煙氣進行大氣污染治理，該工藝以片堿和石灰作為脫硫劑，基于大氣污染物排放標準較寬，設備運行比較正常，尚能滿足排放要求，但2014年國家環保部發布《陶瓷工業大氣污染物排放標準》GB 25464-2010中將大氣污染物排放限值SO2降為50 mg/m3后，脫硫塔運行過程中出現多種問題，塔內結垢結晶體，煙氣排放困難，窯爐控制難度上升，影響產品品質，運行成本大幅上升，雖經2次技改，通過加大外循環水池，減少石灰用量，加大片堿用量等措施，但實際運行效果仍得不到實質性改變。2018年廣東省又一次對《陶瓷工業大氣污染物排放標準》做出修改，大氣污染物排放標準修訂為SO230 mg/m3，顆粒物20 mg/m3。雙堿法脫硫設備結垢更加嚴重，工藝運行成本更高，煙氣排放難以滿足目前的排放標準。針對這種現狀，2019年投資采用石灰-石膏法脫硫工藝方案對窯爐脫硫塔進行技術改造，目前脫硫塔運行各項指標良好。

2 石灰-石膏法工藝流程圖

2.1 石灰-石膏法脫硫塔性能參數

表1 石灰-石膏法脫硫塔性能參數

2.2 兩種脫硫工藝概述

1)雙堿法。將片堿制成漿液打入脫硫塔內，經和煙氣反應后流出塔外反應水池，在反應池中加入石灰沉淀，通過氧化曝氣使亞硫酸鈣轉化成硫酸鈣，產生的氫氧化鈉脫硫液進一步循環使用。

2)石灰-石膏法。將制成的石灰漿液注入塔內，通過循環泵對漿液循環使用，同時對漿液氧化，產生的硫酸鈣由抽漿泵抽至壓濾機壓濾，實現全過程自動化運行。

2.3 兩種脫硫工藝反應機理

2.3.1 雙堿法

1)脫硫過程。

2)再生過程。

3)曝氣石膏生成。

2.3.2 石灰-石膏法

1)石灰溶解。

2)SO2吸收。

CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+SO2= Ca(HSO3)2

3)氧化。

4)石膏生成。

3 兩種脫硫塔運行指標對比分析

3.1 石灰-石膏法和雙堿法脫硫效果對比

表2 石灰-石膏法和雙堿法脫硫效果對比表

由表2可知，石灰-石膏法脫硫煙氣可達到清潔排放標準，滿足生產要求。

3.2 石灰-石膏法和雙堿法化工料用量對比

表3 石灰-石膏法和雙堿法化工料用量對比表

注：因雙堿法系統中再生過程和曝氣過程難以控制，為防止結垢堵塔，石灰用量逐漸減少，上表為2019年改造前后化工原料用量對比。

3.3 石灰-石膏法和雙堿法電力設備相關參數

石灰-石膏法脫硫工藝雖增加了,2臺引風機，用電裝機功率提高了560 kW，但在實際運行中采用變頻控制，負荷僅為35 Hz，它減少了煙道阻力，降低了窯爐排煙用電功率，改善窯爐操作和車間環境，提升了產品質量。

表4 石灰-石膏法和雙堿法電力設備相關參數表

3.4 年運行成本估算

表5 石灰-石膏法年運行成本估算表

由表5可知，采用石灰-石膏法脫硫工藝，年節約成本63.2萬元，同時顆粒物和二氧化硫排放降低也降低了環保稅。

4 石灰-石膏法和雙堿法脫硫工藝生產實踐結果

雙堿法脫硫工藝運行時，生產過程難以控制，外循環水池占地面積較大，漿液堿再生困難，采用普通的沉淀水分離，水質難以控制，稍不注意就會造成堵塔，且片堿用量大，運行成本高，大氣污染物SO2排放濃度約45 mg/m3，無法滿足新出臺的排放標準，技改后的石灰-石膏法脫硫效果非常顯著，SO2排放數據基本在20 mg/m3以下，改造后的效果表明石灰-石膏法脫硫工藝用于陶瓷工業煙氣治理可以達到超清潔排放標準，完全滿足廣東省新出臺的《陶瓷工業大氣污染物排放標準》。

表6 石灰-石膏法脫硫煙氣在線監測數據(mg/m3)

表7 第三方中山市華測檢測技術有限公司檢測報告(mg/m3)

注：檢測公司對于顆粒物20 mg以下的只標注小于20，不表述詳細數值。

5 總結

1)石灰-石膏法自動化程度高，占地面積小，操作簡單方便，運行成本較低。

2)石灰-石膏法采用石灰作脫硫劑，原料來源廣泛。

3)雙堿法使用脫硫劑片堿，屬強堿，腐蝕性強，化學危險性高，安全性差。

4)實踐證明石灰-石膏法脫硫效果高達95%以上，優于雙堿法，完全滿足廣東省新出臺的《陶瓷工業大氣污染物排放標準》，達到超清潔排放標準，可用于陶瓷廠工業煙氣脫硫治理，值得推廣應用。