淀粉厂配套锅炉烟气脱硫与综合利用技术探讨

王海波

（山东省寿光市环境保护局，山东 寿光 262700）

1 引言

目前，国内外正在研究或已经在使用的烟气脱硫的方法很多，根据生成物是否应用，脱硫方法可分为抛弃法和回收法，前者的生成物作为固体废弃物抛弃，后者则加以回收。单纯从脱硫费用来讲，回收法较抛弃法费用要高。从大力发展循环经济，走可持续发展的道路的要求来看，回收法可以综合利用硫资源，避免产生固体污染物的二次污染。同时，回收的产品可以抵消部分脱硫费用，无疑是应该大力提倡和最优选用的脱硫方法，但问题是怎样才能很好地发挥烟气脱硫产品应用价值。因为从国内外烟气脱硫的发展来看，产品销路往往是限制脱硫经济可行性的主要原因，所以脱硫副产品能够在本企业内作为原料得到很好的应用无疑是最佳的选择。

玉米淀粉在生产过程中需用硫磺燃烧得到的二氧化硫制取亚硫酸浸泡玉米，如果用烟气中的SO2制取亚硫酸，一方面可以解决烟气脱硫副产品的销路问题，另一方面通过废物综合利用，可以降低生产成本。在基于以上思路的基础上，对一个淀粉生产企业的配套锅炉进行了工艺选择和小型试验分析。

2 淀粉生产中亚硫酸的制取

玉米淀粉生产中使用亚硫酸作为浸泡玉米的浸液，浸泡温度为68±2℃，浸泡时亚硫酸浓度为0.15%～0.30%，浸泡时间36～48h。对亚硫酸的质量要求不高，纯度大于90%，含有少量的H2SO4等杂质不影响浸泡效果和淀粉质量。玉米淀粉厂自制亚硫酸生产工艺为:用燃硫炉燃烧硫磺生成SO2气体，通过水喷淋洗涤SO2，洗涤液作为亚硫酸溶液，调节亚硫酸浓度到合适浓度，送入玉米浸泡车间使用。在硫磺燃烧与水吸收的过程中有SO2尾气的产生和排放，从实际监测看，一个硫磺投加周期，尾气中SO2的浓度在250～1900mg／m3之间，用一级喷淋塔洗涤，最高浓度有时很难达到国家有关排放标准的要求。

从报道看，国内外现已运用或正在研究的烟气湿法脱硫中，没有以亚硫酸为直接副产品的，但是以SO2为主要副产物的方法却比较多，因此可选用从SO2制取亚硫酸。目前比较流行且有一定实验基础的，以SO2为副产物的主要方法包括氨－酸法，真工艺成熟，设备简单，操作方便，但是要消耗大量的氨和硫酸，大量副产氮肥，对于淀粉生产企业原料供应和副产品销售都有一定困难，因而不宜采用；钠盐－酸分解法，以Na2CO3做吸收剂，消耗大量的Na2CO3，副产大量钠盐价值很低，销售是最大的问题，不易做到综合利用；氧化镁法，目前较为普遍采用，副产高浓度SO2，需要氧化镁矿石作吸收剂，原材料受地域限制；活性碳吸附法，SO2氧化反应较多，还原时，会消耗过多的炭，费用较高；亚硫酸钠循环法，也称威尔曼洛得钠法，被广为采用，工艺成熟，操作管理方便，亚硫酸钠循环使用，原材料消耗很少，运行费用较低，只有一种副产品即高浓度SO2，便于制备亚硫酸，无二次污染，该方法比较适合于淀粉厂锅炉烟气脱硫和综合利用。

3 烟气脱硫及综合利用实验

3.1 设计工艺流程

以亚硫酸钠循环法（Wellman lord－Na法）的工艺原理为基础，根据淀粉厂锅炉及淀粉生产工艺的要求，设计一套适用于淀粉烟气脱硫和综合利用的工艺，利用Na2CO3或NaOH溶液作为开始吸收剂，在低温下吸收烟气中SO2，同时生成Na2SO3，Na2SO3还可以继续吸收烟气中的SO2而生成NaHSO3。将含Na2SO3－NaHSO3的吸收液进行加热再生，放出SO2，以水吸收SO2生成亚硫酸；在加热再生过程中得到亚硫酸钠结晶和溶液，加水溶解后返回吸收系统。

吸收过程采用串联二塔二级吸收，第一级吸收塔主要作用是脱除烟气中大量的SO2，使吸收液饱和度增加，第二级吸收塔利用再生后的吸收液吸收烟气中的SO2，由于再生后的吸收液面上有很低的SO2分压力，吸收能力很强，可使烟气中SO2脱除到较低浓度，从而达到国家允许排放标准。

3.2 烟气脱硫工艺中改善措施

（1）在这套工艺中，根据前人的实验和理论推导，影响吸收液吸收效率的因素主要有吸收液浓度、温度和S／C比，经验认为采用较低浓度和S／C较小的吸收液、降低吸收液温度可以增强吸收SO2的能力。在实际运用中可以根据情况认真调整，以达到需要。

（2）该法的主要缺点是碱耗问题。由于燃烧过程中氧化副反应的存在，会使吸收液中Na2SO4含量因为富集而不断增加。实际证明Na2SO4浓度越高，吸收效率越低，当吸收液中Na2SO4含量达到5%时，就需要将母液排出一部分，补充新鲜碱液，因而存在碱耗，解决这个问题的办法主要有包括，降低母液温度至0℃附近。在0℃附近Na2SO4的溶解度很小，可将大部分Na2SO4结晶出来。此方法可以大大降低碱耗，但是需增加一套制冷设备的投资和运行费用；加入适量消石灰使Na2SO4转变成CaSO4而被除去。在吸收液中加入一定量的阻氧剂，如对苯乙胺及对苯二酚，可以减少氧化副反应的进行。

（3）烟气温度问题。湿法脱硫之后，烟气温度会大副下降，一般降至70～80℃，对烟气的扩散较为不利，在国外一般采取增加后燃烧器等方法提高烟气温度来加以解决，但是考虑到节省费用和污染物浓度已较低，国内一般不进行二次烟气增温处理，烟气的扩散一般在可以接受的范围内。

（4）关键设备应做的选择。吸收系统的吸收塔按工艺要求选择。脱吸系统的结晶蒸发器以外加热的强制循环蒸发器为好。为防止脱吸系统结垢、提高热交换器的效率，宜采用轴流泵做大流量循环。

3.3 工艺测试

与寿光本地一家年产20万t玉米淀粉企业合作，使用该企业闲置小型筛板吸收塔，引该企业配套锅炉部分烟气进行小型试验，筛板孔径为20mm，空塔速度采用约15m／s，液气比约为1.2L／m3。试验期间烟气SO2初始浓度2625～3301mg／m3，烟气温度138～142℃，烟气经预冷至100℃以下，经吸收后，烟气温度73～81℃，SO2浓度降至486～570mg／m3，脱硫效率平均约为83%。产生亚硫酸溶液能够满足淀粉生产的要求。

以上实验是对这种方式的可能性做了研究，因亚硫酸钠循环法为成熟工艺，因此完全可以借用已有的技术资料进行设计，直接进行中试。

3.4 亚硫酸生产与淀粉生产的平衡

以下以寿光市本地某淀粉厂为例对烟气脱硫中产生的亚硫酸与淀粉生产中的亚硫酸供需情况做简单估算。淀粉厂为年产20万t玉米淀粉企业，该厂以硫磺制亚硫酸，吨淀粉耗硫磺2kg，年耗硫磺（S）400t。该厂配套锅炉总吨位70t／h，正常生产锅炉负荷为50t／h，燃烧煤种全硫分2.5%，年用煤量4.9万t。以全硫分80%转化为SO2，而SO280%被吸收利用计算，每年可相当于回收S为784t。除去部分转化为硫酸盐的硫分完全能够保证淀粉生产中亚硫酸的需求，但是会有相当于384t的S剩余，需要转换其它产品出售。

4 结语

据已有的文献，该套工艺脱硫效率较高，一般可达到90%～95%，连续运转能力强，副产品纯度较高，吸收液循环利用，药剂损失少，装置紧凑，站地面积小，基本无二次污染，基建投资，操作费用均比较低，处理能力范围大，特别是副产品能够综合利用，从小型试验的结果来看，脱硫效率能够达到国家标准的要求，生产的副产品也能够满足淀粉生产的需要，可为较大型淀粉生产企业治理烟气SO2污染时借鉴，但仍存在一些问题需要解决。

（1）实验数据不足。该研究主要根据国内外现已成熟的技术进行工艺组合和改进，由于经费等原因，仅对该方法进行可行性探讨和实验，对改进后的工艺未作充分的实验对比，实验数据较少，实际应用前应进行各种条件下的实验，获得第一手实验数据，对掌握最优的操作流程将会有很大的帮助。

（2）粉尘对工艺及产品的影响。对些未做分析和考虑，可以参考已有资料，在小试中未对淀粉生产产生影响。

（3）厂内S的平衡问题。S的平衡受到煤的硫分含量、脱硫效率、用煤量等多种因素的影响，从物料衡算看，烟气脱硫后S产生量要大于淀粉生产过程的需要，因此还存在过量S的处理问题，需要在实际生产中加以解决。

（4）经济技术分析。以硫磺粉1120元／t换算，对于年产20万t玉米淀粉企业每年可节省49万元，在不考虑运行费用的前提下，有比较好的经济效益，但是因资料不足未做详细的效益分析。

［1］沈 铎，黄世鸿.空气污染与控制［M］.北京:中国环境科学出版社，2000.

［2］郝吉明，马广大.大气污染控制工程［M］.北京:高等教育出版社，2000.