氧化镁脱硫工艺简介及影响脱硫率原因浅析

李 冉，段军旎，李 方，李士刚

(天津泰达能源发展有限责任公司 天津300457)

氧化镁脱硫工艺简介及影响脱硫率原因浅析

李 冉，段军旎，李 方，李士刚

(天津泰达能源发展有限责任公司 天津300457)

近年来，粗放式能源消耗模式致使大气质量变差，也给民众的身心健康带来了不利影响。为此，国家加强了对环境保护的重视，严格控制企业排放，特别是对锅炉的脱硫设施制定了严格的要求。就氧化镁脱硫方式、工艺要求及使用过程中影响脱硫效果的原因进行分析，为提高氧化镁脱硫率提供借鉴。

氧化镁 脱硫工艺 过饱和 雾化效果 喷嘴堵塞

1 氧化镁湿法脱硫原理

1.1 二氧化硫生成及危害

由于原煤中含有一定量的硫分，经锅炉燃烧后，硫分会与氧气化合成二氧化硫。二氧化硫被人体吸入，会给健康带来严重危害，而排入大气会形成酸雨，对土壤、水体、森林、建筑等造成破坏。因此，严格控制二氧化硫排放是保护环境的最基本要求之一。

1.2 氧化镁湿法脱硫原理

二氧化硫是亚硫酸的酸酐，溶于水后生成亚硫酸，所以脱硫采用的方法是中和法，即：使用氧化镁的水溶液与二氧化硫进行酸碱反应，生成物主要为亚硫酸镁。

1.3 废弃物处理

1.3.1 固物过滤

生成的亚硫酸镁由于溶解度低，部分企业通过压滤机压滤后用做复合肥的添加剂。

1.3.2 氧化外排

氧化外排是常规方式之一，过程是将溶液中的亚硫酸镁通过氧化，形成易溶于水的硫酸镁溶液，将溶液中的杂质过滤后，通过加水稀释，符合排放标准后外排。

1.3.3 亚硫酸镁再生

亚硫酸镁再生是最早使用的方法之一。脱硫后的亚硫酸镁，经脱水后进行煅烧分解，生成二氧化硫和氧化镁，氧化镁循环利用，继续脱硫，产生的二氧化硫制备工业硫酸，工艺如下：

MgO返回脱硫塔继续用于脱硫。

2 氧化镁脱硫工艺简介

2.1 浆液制备与输送

将存储仓的氧化镁粉计量后通过皮带或绞龙输送机输送至浆液罐，加水搅拌制备成氧化镁及氢氧化镁混合浆液，用浆液泵输送至脱硫塔，根据塔内pH值确定输送量。

2.2 循环泵及雾化系统

应用常规脱硫塔吸收系统，集塔内循环、脱硫、氧化为一体，每台脱硫塔配备3层喷淋层，每层喷淋层有单台循环泵供给，喷淋层配有相应数量的雾化喷嘴，喷嘴喷淋覆盖设计面积为100%，重叠率为200%，循环泵的额定流量必须满足雾化需求。

2.3 烟气系统的逆接触

来自于锅炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔，脱硫塔下部为浆液区，主要起到存储浆液、曝气氧化等作用。中上部为烟气通道，脱硫过程中的雾化、反应、吸收等过程在该区域进行，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液满足逆向接触要求，以保证脱硫效果。

2.4 氧化及曝气

氧化与曝气在浆液池中进行，使用1台或2台罗茨风机对浆液中的亚硫酸镁通入空气强制氧化，将不溶于水的亚硫酸镁氧化成易溶于水的硫酸镁溶液，减少塔内沉积，方便其排出塔外。

3 影响脱硫率的因素及采用的措施

氧化镁湿法脱硫被认为是效率高、效果好的脱硫方式，但实际脱硫过程中，常常出现脱硫效果下降，继而影响达标排放的情况。因此，了解影响脱硫率的因素，对于设备的安全、稳定、经济运行能起到积极作用。

脱硫过程可被视作酸碱中和反应，反应的介质是以烟气为主，混合雾化的浆液的反应空间。在吸收的过程中，酸碱中和时的反应时间、液气之间接触面积和雾化浆液的pH值被视为影响脱硫率的主要因素。

3.1 反应时间

反应时间是设计值，是烟气经过脱硫区域所驻留的时间，其设计依据是额定负荷下的实际烟气量。反应时间的确定必须充分考虑最低喷淋层距离烟气进口的有效时间，该时间段不低于最低设计量，为浆液全面积覆盖截面至烟气进口的反应时间，以保证每层喷淋的脱硫效果。其喷嘴喷淋点在锥形喷淋至全覆盖区域的高度，不得作为烟气的有效空间。

对于最低喷淋层，脱硫效果较差，应充分考虑喷嘴的覆盖面和有效高度，如最大流量时仍无法满足设计工况要求，建议通过计算改变喷嘴形式或有效喷淋高度。

3.2 接触面积

3.2.1 循环浆液量

浆液循环量高，液气比就大，但液气比并非衡量脱硫效果的主要因素。循环量越大，越接近喷嘴的临界流量，其雾化效果就会越好，因此提高循环量是改善脱硫效果的手段之一。

3.2.2 雾化效果

喷嘴的雾化效果是决定脱硫效率的最重要因素。正常运行的脱硫系统出现排放不达标的主要原因多是由喷嘴堵塞造成的，喷嘴雾化工况恶化是脱硫难以达标的根本原因。

由于在脱硫塔内需要对亚硫酸镁进行曝气氧化，使浆液中硫酸镁含量逐步增加，当浆液中的硫酸镁含量超过饱和状态后，就导致硫酸镁结晶的产生。如果使用过饱和状态下的氧化镁浆液继续循环脱硫，浆液中包含尚未沉淀和正在形成的硫酸镁微晶体，在脱硫浆液经循环泵输送至喷嘴过程中，由于浆液的粘滞性，贴近管壁侧在流速不足以冲刷带走管壁积淀物时，管壁缓流侧将出现结晶(积垢)沉淀层。

随着管壁沉淀层的增加，管线阻力增大，管线尾部压力降低。由于喷嘴位置不同，工况恶劣处的雾化喷嘴流量减少，喷嘴部分位置出现浆液滞留，导致结晶体生成，部分有异物(编织袋等)或工况恶化处的喷嘴容易造成堵塞或部分堵塞。

喷嘴一旦发生堵塞现象，其雾化效果会一定程度下降，覆盖能力及覆盖面积也会受到影响，即脱硫效果受到影响，严重时会导致脱硫排放不达标。

堵塞物质的形成是不可逆的。一旦发生，必须停塔处理，否则会对生产及环保指标达标排放带来不利影响。

3.2.3 浆液pH值

脱硫是酸碱中和反应，所以碱性越强，同等条件下对酸的中和能力越强，脱硫效果也就越好。但实际使用时，pH值增高，碱性增加，结垢的可能性也在增加，由于脱硫过程是逆向接触，雾化浆液的pH值由高到低，进入浆液池前可以达到5及以下。

应将浆液池的pH值控制在合理范围内，过高容易结垢，过低则会影响反应效果。

4 结 语

氧化镁湿法脱硫是一种成熟、高效的脱硫方式，需针对生产过程中的不达标问题继续加强技术攻关，保证设备长周期稳定运行和理想的排放效果。■

［1］ 蒋文举. 烟气脱硝技术手册[M]. 北京：化学工业出版社，2006.

［2］ 郭东明. 脱硫工程技术与设备[M]. 北京：化学工业出版社，2012.

［3］ 李兆东，王世和，王小明，等. 湿法烟气脱硫喷嘴雾化特性研究[J]. 电力科技与环保，2006，22(4)：4-6.

［4］ 王中原，王俩，宋宝华. 氧化镁湿法烟气脱硫废水处理技术探讨[J]. 中国环保产业，2010(3)：29-31.

Magnesium Oxide Desulfurization Process and Influencing Factors for Desulfurization Degree

LI Ran，DUAN Junni，LI Fang，LI Shigang
(TEDA Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

In recent years，following the high speed development of domestic economy，the extensive consumption of resources has caused poor air quality，which brings unfavorable influence on people’s health．Therefore，the nation has attached great importance on environmental protection．As a result，emissions from enterprises，especially desulfurization facilities of boilers are being strictly restricted．The magnesium oxide desulfuration mode，technical requirements and reasons affecting desulfurization effect were analyzed，aiming to provide reference to the increasing of magnesium oxide desulfurization rate.

magnesium oxide；desulfurization process；supersaturation；atomization effect；nozzle jam

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1006-8945(2016)08-0057-02

2016-07-03