造纸白泥脱硫技术的实践与应用

林伟民 吕跃东 广西东糖投资有限公司 广西 南宁 （530022）

白泥是制浆造纸企业在碱回收过程中产生的固体废渣，其主要成分是CaCO3。目前，我国制浆造纸企业的白泥处置绝大多数都是拉去填埋，一方面占用了土地资源，另一方面填埋所花费的成本费用较高。

横县东糖糖业有限公司纸业分公司（以下简称“横县东糖纸业”）在2009年扩建二期6.8万吨漂白蔗渣浆技改项目时配套75吨锅炉上马了一套白泥脱硫系统，该系统于2010年6月投入运行至今已有四年时间，使用一直比较正常，脱硫效率较高，锅炉烟气经脱硫系统处理后符合国家环保的排放要求。现将横县东糖纸业白泥脱硫的使用情况介绍如下：

1 白泥脱硫工艺流程介绍

横县东糖纸业白泥脱硫主要由烟气系统、吸收及氧化系统、白泥浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统等组成。其工艺流程如图1所示：

图1 锅炉烟气脱硫工艺流程图

1.1 烟气系统

烟气系统包括烟气引风机、烟气挡板门、旁路挡板门等。该系统的作用是将电除尘之后的锅炉烟气经烟气引风机引入吸收塔进行脱硫处理，经脱硫后的烟气引到烟囱排放。

1.2 吸收及氧化系统

吸收及氧化系统是烟气脱硫的核心，该系统主要包括吸收塔、除雾器、浆液循环泵和氧化风机等设备。在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏，石膏浆液由泵送入石膏处理系统脱水。烟气经过烟道上的二级除雾器除去脱硫后烟气夹带的细小液滴，使烟气在含雾量低于75mg/Nm3（标准立方）后从顶部离开吸收塔。

1.3 白泥浆液制备系统

该系统包括白泥冲渣池、白泥浆液制备桶、白泥浆液泵等。碱回收车间的白泥由运输车运至白泥冲渣池，开启白泥浆液泵进行冲渣，配成的白泥浆液自流到白泥浆液制备桶内储存，根据脱硫需要由白泥浆液泵送入吸收塔参与脱硫反应。

1.4 石膏脱水系统

石膏脱水系统包括事故池、石膏浆液泵、水力旋流器、石膏脱水机等。在吸收塔浆液池中石膏不断产生，为了使浆液密度保持在工艺指标规定范围内，需将石膏浆液（18%～22%固体含量）从吸收塔底的排放阀排入事故池，石膏浆液通过石膏浆液泵送至水力旋流器进行石膏一级脱水，使水力旋流器底流石膏固体含量50%左右，底流直接送至石膏真空皮带脱水机进一步脱水至含水10%以下，然后用车将石膏运送到石膏库。

1.5 工艺水系统

本系统包括工艺水池和工艺水泵。其作用是提供除雾器冲洗用水、吸收塔补充水和氧化空气冷却用水等。

2 白泥脱硫机理

2.1 白泥的化学成分

白泥的主要成分是碳酸钙，其化学成份分析情况见表1：

表1 国内部分制浆造纸企业白泥化学成份分析结果

2.2 脱硫反应机理

白泥脱硫的化学反应分以下三步完成：

第一步：在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分离解：

第二步：与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO3·1/2 H2O细颗粒：

第三步：CaSO3·1/2 H2O被鼓入的空气中的氧气氧化，最终生成石膏CaSO4·2H2O

上述反应中第一步很关键，根据SO2的化学特性，SO2在水中能发生离解反应，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。但随着浆液中HSO3-和SO32-离子数量的增加，第一步的反应式会向逆方向移动，浆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，不仅要有充分的浆液量和充分的气液接触面积，还要保证浆液的充分新鲜。上述反应中第二和三步其实是更深一步的反应过程，目的就是不断地去掉浆液中的H SO3-和SO32-离子，以保持浆液有充分的吸收能力，以推动第一步反应持续向右进行。

3 操作控制要点

横县东糖纸业经过四年的应用和实践，对白泥脱硫的操作控制总结出以下几方面的经验：

3.1 吸收塔浆液池pH值控制

吸收塔浆液池中的pH值控制很重要，低pH吸收液对SO2吸收能力较差，高pH值吸收液虽然对SO2吸收能力较强，但是对CO2也有较强的吸收能力，由于烟气中含有大量的CO2，用所制备的白泥脱硫剂溶液洗涤气体时，CO2与白泥脱硫剂的反应导致了吸收液用量增加。此外，高pH会增加脱硫产物亚硫酸钙、硫酸钙的过饱和度，产生结垢问题。经实践证明，最佳的pH值应控制在5.5～6.5的范围内。在实际操作中，稳定吸收塔浆液池中的pH值是通过注入白泥浆液来进行调节与控制。本公司脱硫系统配置有一套PLC控制系统，操作人员可在控制室内通过LCD及键盘和鼠标对脱硫系统进行监视和控制操作。当pH值下降到设定值以下，系统将会及时补充白泥浆液，确保pH值控制在5.5～6.5之间，满足烟气脱硫的正常运行。

3.2 浆液密度控制

吸收塔内浆液的密度应控制在1100～200 g/L之间，过低会导致浆液内石膏结晶困难及皮带机脱水困难，过高则会使系统磨损增大，另外容易结块，影响循环泵的正常运行。为了使浆液密度控制在工艺指标范围内，运行过程中需不断将石膏浆液定期排放到事故池，通过石膏浆液泵送至石膏脱水系统进行回收处理，保持吸收塔内浆液密度。石膏是脱硫浆液与SO2反应后形成的硫酸钙混合物，要保证石膏的品质，需在吸收塔底部鼓入空气对脱硫中间产物亚硫酸钙进行强制氧化。氧化风机的风量可通过PLC控制系统自动调节控制，也可人工手动进行控制。

4 白泥脱硫的使用效果

横县东糖纸业的白泥脱硫系统于2010年6月投入运行，至今使用一直比较正常。2011年5月和2012年10月广西区环境监测中心站分别两次对该脱硫系统进行监测，其脱硫效率都在95%以上，具体监测数据详见表2：

表2 横县东糖纸业6.8万吨漂白蔗渣浆项目环保验收监测情况

另外，从烟气在线监测的数据来看，脱硫塔出口烟气的二氧化硫浓度绝大多数都在200mg/Nm3以下,有少部分在200-300mg/Nm3之间。

国家环保部2011年7月29日发布的G B 13223-2011“火电厂大气污染物排放标准”中规定位于广西区的现有锅炉二氧化硫排放浓度为400mg/Nm3。上述监测数据表明，横县东糖纸业的白泥脱硫系统使用效果良好，经该系统处理后的锅炉烟气符合国家环保部规定的达标排放要求。

5 建议及展望

从横县东糖纸业四年来的应用实践证明，白泥脱硫在技术上是可行的，不仅脱硫效率高，而且操作控制容易。国家提倡废物综合利用，白泥脱硫是一个以废治废的典型例子。在经济性方面，利用白泥脱硫一方面可减少白泥填埋的成本，另一方面用白泥代替其它脱硫剂，不需再花费采购脱硫剂的费用。本文重点介绍白泥脱硫的技术，关于白泥脱硫的经济性待下一步再作详细的分析讨论。为有利于开展白泥的综合利用，在此提出以下两点建议：

（1）近几年来由于受国际经济大环境的影响，我国制浆造纸行业不景气，在这样的情况下，企业投资建设白泥脱硫系统有一定的困难。白泥脱硫属于资源综合利用，希望政府对白泥脱硫能给予一定的政策和资金扶持，促进和推动制浆造纸企业开发白泥的利用。

（2）火电厂目前基本是采用石灰石脱硫，大量开采石灰石,消耗了石灰石资源，建议制浆造纸企业与电厂合作，互惠互利，推广白泥脱硫，解决白泥出路问题，节省石灰石资源，对企业双方都是一个比较好的选择。