氨碱废渣用于我厂锅炉烟气脱硫

罗联村

（中石化南京化学工业有限公司连云港碱厂，江苏 连云港 222042）

煤炭占我国能源消费的七成之多，超过85%的煤炭直接用于燃烧，大量燃煤导致SO2排放量居高不下，严重污染了大气环境。而氨碱法纯碱生产过程中产生大量的白泥，按纯碱产量120万t／a计算，副产白泥30万t／a，如此大量的白泥长期得不到合理的处理和利用，占据了大量宝贵的土地资源，堆存带来严重的环境污染。在锅炉厂烟气脱硫系统中将其用作脱硫剂，既能实现白泥的就近利用，降低脱硫成本，又可解决废渣堆放所带来的占用土地等问题，达到以废治废的目的。

1 项目概况

连云港碱厂现有3台150t／h和1台130t／h煤粉锅炉，锅炉全部配套布袋除尘器，除尘效率高达99.5%，烟尘稳定达标排放，但二氧化硫未实现控制目标，因此烟气二氧化硫减排工作成为了连云港碱厂环保的主要任务之一。

湿法脱硫仍是世界上应用最多的烟气脱硫技术，约占世界市场的80%。同时，国内大部分锅炉脱硫设施采用的是石灰石／石灰－石膏法。然而，湿法脱硫存在投资高、运行费用高等不足，这就使得烟气脱硫成为国内企业不得不面对的一个沉重负担，也是政府环保政策落实面对的一个难点。2007年，经广东南方碱业股份有限公司设计安装一套白泥—石膏法烟气脱硫装置，进行专项试验和研究，并先后在沙角C电厂、罗定电厂等大型电力机组投入运行，运行情况表明：白泥脱硫技术，对电厂和碱厂不仅具有很好的经济效益，更符合国家循环经济、可持续性发展的产业政策。2013年，连云港碱厂引进广东南方碱业股份有限公司白泥脱硫技术，在连云港碱厂锅炉烟气脱硫装置中应用，于2014年9月一次投料试车成功，各项参数均符合设计要求。

2 白泥—石膏法脱硫原理及流程

2.1 白泥特性分析

氨碱厂白泥是以含钙盐为主要组分的废渣，主要有CaCO3、CaCl2和CaSO4等。从化学成分分析结果来看，白泥中CaCO3含量最高，MgO、Al2O3、Fe2O3其次，还含有少量K2O。从白泥浆液的pH值测定可知，白泥的pH值一般为10～11.5，属高碱性物质。此外，白泥颗粒非常细小，其中，65%以上（体积分数）的白泥粒径≤10μm，95%以上的白泥粒径≤25μm。由于白泥的粒度细，比表面积大，具有胶体性质，因此，其粉体颗粒沉降速度慢。

表1 白泥主要成分特性表

2.2 工艺原理

白泥—石膏法其工艺原理与石灰石—石膏法工艺原理相似，由于白泥的物理特性和化学组成，对于脱硫反应的进行是有利的，可以保证白泥脱硫工艺的高脱硫率。

白泥—石膏法主要反应如下：

SO2＋H2O＝H2SO3

CaCO3＋H2SO3＝CaSO3＋CO2＋H2O

Ca（OH）2＋SO2＝CaSO3＋H2O

2CaSO3＋ O2＝2CaSO4

CaSO4＋2H2O＝CaSO4·2H2O

2.3 工艺流程

连云港碱厂烟气脱硫装置采用2炉1塔设计，锅炉出来的烟气经过布袋除尘后，1＃、2＃炉烟气经1＃增压风机增压，进入1＃吸收塔；3＃、4＃炉烟气经2＃增压风机增压，进入2＃吸收塔。烟气经增压风机增压后进入脱硫塔喷淋层的三层喷淋洗涤，烟气中SO2与喷淋液中的白泥浆液反应，脱硫后的烟气经安装在塔顶部的除雾器除去大部分水滴后进入烟囱排放，吸收塔下部设置氧化曝气装置，塔内同时设置搅拌器，防止浆液在塔内沉淀。而吸收塔中的废液通过排出系统排至废液池做下一步处理。

3 白泥—石膏法的主要优势

综合考虑到连云港碱厂现有大量可以利用的白泥废渣，将其用于烟气脱硫装置无疑是最佳选择，其技术优势和经济效益明显。

3.1 脱硫剂来源易、成本低

连云港碱厂每年副产白泥可高达30万t，加上历年累积，其量之大可想而知。目前这些白泥只能堆放在渣场用于筑坝，占据了大量宝贵的土地。用白泥代替石灰石粉用于我厂热电脱硫装置，每年可以节省石灰石粉费用约500万元。

3.2 脱硫效率高

白泥石膏脱硫工艺还有一个明显的优势就是脱硫效率高，脱硫效率可以稳定在95%以上，甚至达98%。

这一方面与白泥的理化性质有关。白泥是以含钙盐为主要组分的废渣，完全适宜于脱硫。此外，白泥中还含有Mn、Rb、Sr等微量元素，这些元素对亚硫酸盐氧化成硫酸盐具有催化作用。从白泥浆液的pH值测定可知，白泥属高碱性物质，这对于脱硫反应是有利的。此外，白泥颗粒非常细小，比表面积大，具有胶体性质，因此，其粉体颗粒沉降速度慢。以上特征均对于脱硫反应的进行是有利的，可以保证白泥脱硫工艺的高脱硫率。

另一方面与白泥石膏脱硫装置的特殊设计有关。通过吸收塔内特有的塔内件作用，使进塔烟气在塔内整流，与喷射而下的吸收浆液发生剧烈的反应，打破传质平衡，由“气包液”变为“液包气”传质。此种“二次雾化”大大提高了两相传质效率，从而使脱硫效率大幅提升。这种特有的塔内件在保证高脱硫率的前提下，也大大降低了能耗，使同等脱硫效率下的能耗远低于传统的吸收塔，进一步降低了液气比。

3.3 白泥—石膏法与石灰石—石膏法对比（表2）

表2 采用两种脱硫剂的技术对比

4 运行情况

本项目于2014年9月20日开始系统试运行，一次投料试车成功，并顺利通过168h的满负荷运行考核，移交给锅炉装置运行，目前系统一直稳定运行。表3、表4可以看出，经脱硫系统处理后的锅炉烟气二氧化硫脱硫效率大于95%，且排放浓度大大小于200mg／Nm3的排放标准。

表3 1＃塔运行数据

表4 2＃塔运行数据

5 结 语

利用氨碱厂的白泥作为锅炉烟气脱硫的脱硫剂，既减少了碱厂的白泥处置费用，又降低了脱硫装置运行成本，为企业自身发展寻找到了一条可持续发展之路。

［1］ 张新玲，李春虎，王文泰，等.白泥烟气脱硫的应用［J］.能源环境保护，2008，22（3）：9

［2］ 唐夕山，厉永兴，王欣，等.吉藳化纤65t／h锅炉“以废治废”脱硫工艺［J］.能源研究与利用，2009，（1）：47－48