白泥烟气除硫研究及实践
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本文作者：宋翠红1陈松2作者单位：1.广西洁宝纸业有限公司2.广西贵港市环境监测站
目前，国内燃煤锅炉或电站所采用的烟气脱硫工艺多种多样，应用较为广泛的有：石灰石（石灰）—石膏法、喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法、钠钙双碱法，氨法等。这些脱硫技术已成功运用到生产实践中，为大幅削减SO2的排放量、防止大气SO2污染发挥了重大作用，但也普遍存在着投资费用大、运行工艺控制复杂、运行成本高等缺点，特别是脱硫剂成本很高、耗电大，每去除1吨SO2运行成本为600～1500元。碱回收白泥含有一定量的残碱，绝大多数企业采取外运填埋或直接排放掉。利用碱回收白泥做锅炉烟气脱硫剂是国内近年研发的一种新脱硫工艺，它具有运行成本低、脱硫效率高、以废治废综合利用的特点，但由于该工艺推广使用时间比较短、工程运行经验少、工艺流程复杂、涉及环节岗位多，对脱硫效率有直接影响，因此在实际运行当中往往会出现SO2排放浓度不稳定、波动较大，甚至容易出现烟气排放超标的情况。“十一五”期间国家加大烟气SO2排放监控力度，对燃煤锅炉烟气排放安装自动在线监控系统。作者对某造纸集团公司锅炉白泥脱硫设施工艺调试及运行控制进行跟踪研究，现将对白泥烟气脱硫实践工作中一些体会和经验进行总结以供参考。
1白泥烟气脱硫原理和流程
1.1白泥特性分析
该公司碱回收车间年产碱能力为2万t，产绝干白泥2.3万t/a，多年来一直直接运到厂外堆存填埋，其主要成分是CaCO3，并含有一定量残碱，pH值13左右，呈强碱性，白泥特性分析如表1。
1.2白泥脱硫原理
造纸碱回收白泥-石膏法脱硫过程的主要化学反应：(1）在一、二级脱硫塔内，烟气中的SO2首先被脱硫液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分电离：SO2＋H2OH2SO3HSO3-＋H＋2H＋＋SO32-(2）与脱硫液中的白泥中的CaO反应生成CaSO3细颗粒：Ca2+＋SO32-CaSO3(3）CaSO3在曝气池内被鼓入的空气中的氧氧化，最终生成石膏CaSO4.2H2O：HSO3－＋1／2O2＝SO42－＋H＋SO42－＋Ca2＋＋2H2O＝CaSO4.2H2O上述反应中第一步较关键，即SO2被脱硫液中水吸收。根据SO2特性，在水中能发生电离反应，易于被水吸收，只要有足够的水，就能将烟气中绝大部分SO2吸收下来。但随着脱硫液中和离子数量的增加，脱硫液的吸收能力不断下降，直至完全消失。因此要保证系统良好的吸收效率，不仅要有充分的脱硫液量和充分的气液接触面积，还要保证脱硫液充分新鲜。
1.3白泥烟气脱硫工艺流程
主要构建筑物：白泥稀释输送系统、制浆酸碱性废水预处理及输送系统、脱硫液配制循环系统、锅炉燃烧系统、脱硫塔、脱硫渣处理系统。脱硫塔工艺流程：采用湿式双塔自激式旋流板二级脱硫工艺，烟气经过引风机进入自激塔，与自激塔喷水管脱硫液充分反应混合，吸收反应去除一部分SO2，然后烟气进入到主塔底部沿切线或导向进入二级SPX型旋流塔带动水浴上层水面，旋转上升，绕过芯塔上多层旋流板、导流板与布水装置360°洒布的白泥脱硫液和大喷雾装置喷出的相对接触而脱硫除尘，烟气经除雾板、锁水沟槽脱水，再经过脱水副塔，具有五级脱水功能，将水和尘截留在副塔底部，再通过精心设计的溢流装置溢流出来，起到进一步脱硫除尘的效果，达到了脱水的目的。经除尘、脱硫、脱水后的洁净烟气由引风机送烟囱排空，可同时接受自动在线监测。白泥烟气脱硫系统工艺流程（图1）：将苛化白泥放入白泥搅拌桶，加入水配置成一定浓度白泥乳液，其中部分白泥乳液通过白泥输送泵连续泵送到制浆厂酸性水脉冲池进行中和预处理，经过预处理后的酸性废水及制浆碱性废水一起泵送到热电厂脱硫液调节池。通过脱硫液泵，将脱硫液送往脱硫系统自激塔。经过锅炉脱硫自激塔的脱硫废水排往集水池，在集水池内通过罗茨风机输入空气进行氧化，同时在集水池入口加入白泥液，使集水池的出水pH保持在8～9。集水池出水泵送到快速沉淀池进行沉淀处理，运行过程根据快速沉淀池的排底灰水浓度调节排底流量的大小，避免快速沉淀池积灰过多和确保作为循环水的上清液水质正常，经处理后上清液循环泵回脱硫塔主塔作为脱硫液，快速沉淀池沉灰进一步脱水处理。
2白泥脱硫运行影响因素与控制
某造纸集团公司2007年8月进行75t锅炉白泥烟气脱硫技改工程项目，2008年3月投入试运行。为了摸清白泥脱硫系统运行情况，为制定合理有效工艺控制指标及稳定达标运行提供科学依据，我们进行了连续二个月调试期跟踪研究。
2.1监测仪器
PHS-3C型酸度计，上海雷磁仪器厂；便携式SO2浓度测定仪，德国原产；便携式超声波流量计，重庆水文仪器厂。
2.2工艺流程说明
(1）75t/h粉煤炉，烟气量140000Nm3/h（工况155℃）。(2）集水池开1台抽水泵，设计流量200m3/h，快速沉淀池开一台循环泵，泵机流量690m3/h。(3）锅炉循环脱硫液设计水量为500m3/h。
2.3白泥脱硫液pH、水量对烟气SO2排放浓度影响
对快速沉淀池和集水池pH进行连续测定并同步记录锅炉烟气在线监测SO2浓度，观察pH值及烟气SO2排放浓度变化情况，如表2所示。根据以上监测数据分析：(1）水量稳定情况下，脱硫液pH值越高，烟气SO2排放浓度越低。(2）从运行监测数据看，在碱回收白泥液泵送正常情况下，快速沉淀池pH在8.32～9.80之间，锅炉烟气SO2排放浓度在139～537mg/m3之间，均在国家排放标准范围。当出现白泥液断供情况下，快速沉淀池pH在5.2～6.14之间，锅炉烟气SO2排放浓度在907～1220mg/m3之间，超过国家允许的排放标准。(3）当脱硫液供水量不足，会直接影响到烟气脱硫效率，造成SO2排放浓度超标。
2.4燃煤含硫量、烟气进口浓度对脱硫塔脱硫效率影响
对锅炉烟气进出口SO2浓度进行连续监测，了解其脱硫效率和工艺参数对应关系。监测数据见表3。根据表3监测数据分析：锅炉燃煤为混合煤，入炉煤含硫在0.5%～2.66%之间，烟气进口浓度在2430～8100mg/m3之间；当快速沉淀池pH在8.38～9.50之间、烟气入口浓度低于5900mg/m3时，#5锅炉烟气SO2去除率在86%～95%之间，SO2排放浓度均低于900mg/m3排放标准；但脱硫塔入口浓度过高情况下，会造成超标排放；当脱硫液的pH低于7.50时，脱硫塔脱硫效率降低。因此，除受pH影响外，燃煤含硫量、烟气进口浓度也是重要影响因素。
3总结与措施
通过跟踪研究，基本摸清了锅炉烟气脱硫系统工艺参数变化情况及对SO2排放浓度影响。从查定监测结果可知：采用白泥做烟气脱硫剂脱硫效率较高，在正常情况下脱硫效率达83%～95%，但烟气SO2排放浓度还有一定程度超标；造成的主要原因是白泥湿法脱硫系统比较复杂，涉及到的工艺参数变化较大，这些均会直接影响到脱硫系统稳定达标运行。针对上述查定研究结果制定整改措施：(1）加强对锅炉白泥烟气脱硫系统的运行管理，尽快制定相应的操作管理规程及工艺运行指标，要有技术人员专门负责脱硫系统运行管理。(2）碱回收苛化白泥采用预挂机过滤，每班均要停机半小时对预挂机滤网进行清洗，白泥输送液pH不够稳定，采取增加一个石灰乳中转调节池，及时调整脱硫液pH在工艺指标范围，保证脱硫塔吸收效果稳定。同时要加强热电厂和制浆厂岗位之间沟通联系，建立提前报告联络制度，及时进行工艺调整。(3）运行监控系统不够完善，增加一套脱硫液pH、烟气SO2显示报警仪，以便岗位工及技术管理人员随时可以进行工艺指标及SO2排放浓度的监控及调整，确保上传数据达标排放。(4）目前脱硫水循环系统是供3台锅炉脱硫系统使用，进入各个锅炉脱硫塔水量无法计量，水量过大会造成正压烟气抽送不出去，影响锅炉正常运行；水量过小直接影响到脱硫塔吸收效果。在各锅炉脱硫塔入口或出口安装流量计，以更好的控制运行参数，达到烟气SO2稳定达标排放目的。(5）加强对相关人员（岗位工、班长、值班长、工段长）进行工艺技术安全培训。通过采取上述措施及加强工艺管理控制，目前该公司锅炉白泥脱硫系统一直稳定达标运行。
4结论
要确保锅炉烟气脱硫设施经济稳定达标运行，除了对脱硫设备及工艺技术具有较高要求外，运行工艺参数控制和运行管理经验也是保证锅炉烟气稳定达标的一个重要因素。采用白泥替代石灰或烧碱做脱硫剂，达到了大幅降低运行成本、以废治废、资源综合利用的目的，具有良好的经济效益和环境效益。该公司白泥烟气脱硫技术成功应用，为今后白泥脱硫技术推广使用起到很好的示范作用。