石膏制硫酸裝置尾氣超低排放工藝概述

王同永，高天宇，李金輝，高 強

（1. 山東魯北企業集團總公司，山東 無棣 251909；2. 濱州市魯北技工學校，山東 無棣 251909）

山東魯北企業集團總公司目前擁有“年產30萬t磷銨副產磷石膏制40萬t硫酸聯產60萬t水泥”的生產能力。石膏制硫酸聯產水泥裝置尾氣含有N2、CO2、NOx、SO2和硫酸霧（SO3），排放溫度約為75 ℃。為滿足日益嚴格的環保政策要求，研究開發能夠提高脫硫、除塵、除硫酸霧效果的新技術勢在必行。

1 脫硫裝置工藝技術方案選擇

目前，尾氣脫硫方法主要有石灰-石膏濕法、堿法、氨法、過氧化氫法、氧化鋅法、離子液法、活性炭吸附法、新型催化劑氧化法等［1］。在我國，氨法脫硫是近10 年迅速發展起來的一種液相脫硫技術。該技術具有脫硫效率高、流程簡單、運行費用低、占地面積小、副產硫酸銨產品（硫酸銨溶液或硫酸銨固體）等優點，用于脫除尾氣中的SO2具有廣泛的應用價值，尤其是對有復合肥生產的企業而言，副產品硫酸銨可作為復合肥生產原料直接使用，既降低了復合肥的生產成本，又滿足了企業的環保需求，一舉兩得。

石灰-石膏濕法脫硫工藝，以石灰石粉作為脫硫吸收劑。石灰石粉經制漿系統用工藝水配制成質量分數20%～30%的懸浮漿液，根據尾氣脫硫的需要，通過石灰石漿液制備泵和管道送入脫硫塔。石灰石粉具有活性良好、價格低廉等優勢，是目前世界上廣泛采用的脫硫劑制備原料。

2 氨法、鈣法兩級脫硫及濕電除霧工藝

氨法、鈣法兩級脫硫和濕式電除霧工藝具有以下特點：工藝流程短，技術成熟，可靠性好，可實現長周期穩定運行；裝置脫硫除霧效果好，操作彈性大，可以滿足目前最苛刻的排放指標；系統運轉設備少，電耗低，能耗低；較好地解決了氨法脫硫的氣溶膠、氨逃逸、尾氣拖白和鈣法脫硫顆粒物超標等問題。

氨法、鈣法兩級脫硫加兩級濕電除霧工藝適合用于石膏制硫酸裝置的尾氣處理，其工藝流程如圖1所示［2］。

圖1 氨法、鈣法兩級脫硫加兩級濕電除霧尾氣處理工藝流程

一級脫硫裝置采用w（NH3）10%～15%的氨水作為吸收劑，來自二吸塔溫度為70 ℃左右、壓力為0.12 MPa 的硫酸尾氣在一級脫硫塔（塔內設置3 層噴淋） 內與噴淋的循環溶液（亞硫酸銨（（NH4）2SO3）、亞硫酸氫銨（NH4HSO3）和少量的硫酸銨（（NH4）2SO4）混合液）接觸，去除煙氣中的SO2。脫硫塔循環泵為脫硫塔提供大流量的吸收劑，保證氣液兩相充分接觸，提高SO2的吸收效率。在脫硫塔底部通入氨水與亞硫酸氫銨溶液混合反應生成亞硫酸銨，大部分亞硫酸銨溶液進入脫硫塔的噴淋層循環吸收，小部分亞硫酸銨溶液送入塔外氧化系統，氧化成硫酸銨。生成硫酸銨的過程中采取強制氧化，設置塔外氧化噴射器、氧化泵將溶液中未氧化的HSO3-和SO32-氧化成SO42-。氧化后生成的硫酸銨溶液送至復合肥車間。一級脫硫裝置綜合脫硫效率可以達到98%以上，出口尾氣ρ（SO2）小于200 mg/m3。

二級脫硫裝置采用傳統的單回路噴淋塔工藝，將含有氧化空氣管道的漿池直接布置在脫硫塔底部，塔內上部設置4層噴淋。原尾氣經過一級脫硫塔和尾氣管道進入二級脫硫塔，與二級脫硫塔噴嘴噴出的質量分數為20%～30%的霧狀石灰石乳漿液對流接觸，尾氣中的SO2被石灰石乳漿液洗滌，并反應生成亞硫酸鈣，完成煙氣的脫硫吸收。CaSO3懸浮顆粒在脫硫塔底部的循環槽內被氧化風機鼓入的空氣氧化為石膏顆粒。與此同時，部分其他有害物質如SO3、HCl、HF 等也得到有效清除。在脫硫塔的頂部設有屋脊式除霧器，除去尾氣中攜帶的大液滴，送入濕式電除霧器。二級脫硫裝置中尾氣溫度已降至50 ℃以下，接近硫酸露點，為避免尾氣管道及內支撐腐蝕，在工程設計中采用了玻璃鋼材質的設備及管道。

最后對尾氣進行兩級濕式電除霧，一級濕式電除霧確保尾氣ρ（SO3）＜30 mg/m3，二級濕式電除霧確保尾氣ρ（SO3）＜5 mg/m3，同時ρ（顆粒物）＜5 mg/m3。除霧后尾氣由煙囪排至大氣。

3 主要設備選型

3.1 脫硫裝置

一級脫硫裝置和二級脫硫裝置的主要設備選型分別見表1、表2。

表1 一級脫硫裝置主要設備選型

表2 二級脫硫裝置主要設備選型

3.2 濕式電除霧裝置

除霧需要2臺濕式電除霧器，上下串聯，型號為WES P452-50，陽極板管材質為玻璃鋼導電碳纖維，立式蜂窩式，內切圓直徑為360 mm；陰極線材質為鉛銻合金；截面積50 m2；電源規格，恒流源2 200/80；本體阻力≤500 Pa；二次線電流0.8 A/m；一次電壓380 V；二次電場電流2 200 mA；二次電壓60 ～80 kV。

濕式電除霧裝置技術參數見表3。

表3 濕式電除霧裝置技術參數

4 尾氣排放指標檢測

裝置建成投運后，尾氣排放指標在線檢測數據見表4。由表4 可知，尾氣經過超低排放系統處理后，其中的污染物被有效脫除，尾氣中SO2質量濃度穩定控制在50 mg/m3以下，硫酸霧排放指標在特別限值以內，實現了超低排放。

表4 尾氣排放指標在線檢測數據

5 結語

石膏制硫酸裝置尾氣中二氧化硫和硫酸霧含量較高，在排放時必須滿足國家要求。該尾氣采用氨法、鈣法兩級脫硫，兩級濕式電除霧器去除顆粒物和硫酸霧，過程無氨逃逸，并能夠使尾氣達到超低排放標準；同時，脫除下來的二氧化硫轉變成硫酸銨進入磷酸二銨產品中，脫硫石膏重新進入石膏制酸副產水泥裝置中，實現循環利用。因此，該方法設計合理，簡易有效，環保經濟，值得推廣應用。