高效气旋洗涤技术在转炉尾气SO2治理中的运用实践

李辉

摘 要：本文主要介绍一种改进型的高效气旋脱洗涤技术，在转炉尾气脱硫中的应用，相对于烟气量较小、二氧化硫浓度较低的烟气脱硫，具有投资少、占地面积小、吸收效率高、运行稳定性好的特点。

关键词：高效气旋洗涤；二氧化硫治理；实施效果

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.049

1 引言

SO2是最常见、最简单的硫氧化物，大气主要污染物之一。SO2是形成硫酸型酸雨的根源，当它转化为酸性降水时，对人类和环境危害更加广泛和严重。

2 现状及工艺流程

（1）主要设备设施。生产设施：贵铅炉1台、收尘设施、表面冷却器、布袋除尘器、排风机。（2）工艺流程简述。转炉处理铅阳极泥，处理量18t/d， 烟气经表面冷却器降温后，布袋除尘器收尘，排放烟气含尘浓度小于70mg/m3，现有设备设施能够满足生产及环保要求。（3） 烟气排放主要参数。烟气温度：80℃；标况烟气量：14500 m3/h；烟气含尘量： 70 mg/ m3。

3 烟气脱硫治理方案

3.1 现有脱硫技术

目前已开发出数百种烟气脱硫技术，但真正实施工业化还不到20种，烟气脱硫方法按脱硫剂的物相分类，可分为湿法脱硫与干法脱硫两类。湿法是指用液体吸收剂洗涤含SO2烟气以脱硫。湿法占国内外脱硫装置的85%左右，湿法主要有：石灰法、氨-酸法、碱法、双碱法、碱式硫酸铝法等。湿法具有脱硫效率高、技术成熟可靠的优点。

干法是以干粉状吸收剂、吸咐剂或催化剂来处理SO2烟气。优点是：工艺简单、无污水处理，能耗低，无腐蚀性。但也存在脱硫效率低，操作不稳定，操作技术要求高的缺点。通过分析比较，选择湿法脱硫比较经济实用。

3.2 吸收剂的选择

目前常用的吸收剂有石灰、氢氧化钠、碳酸钠、液氨、有机胺等。针对本熔炼炉烟气量小、烟气含硫相对低的特点，选择氢氧化钠吸收比较经济，脱硫废液泵送废水处理系统处理，经蒸发系统产出硫酸钠副产品。（1） NaOH溶液吸收SO2基本原理。氢氧化钠碱溶液洗涤SO2的烟气时，首先是溶于水中，并部分离解生成H+、HSO-3及少量的SO-3。碱溶液中存在着Na+ 和HO-，反应使Na+和HO-不断减少，达到脱硫的目的。（2）特点。氢氧化钠对SO2的亲和力强；亚硫酸钠-亚硫酸氢钠的化学机理能适应吸收与再生循环操作；钠盐溶解度大，有将吸收化合物保持在溶液内的能力，从而可避免洗涤器内结垢和淤塞。

3.3 脱硫设备的选择

对于低浓度的SO2洗涤净化，常用的脱硫设备有旋流板塔、动力波塔、空心喷淋塔等，工艺原理比较如下：（1）动力波洗涤塔。由大孔径特制喷嘴装置、空塔、除沫装置组成。工作原理：动力波洗涤技术是一种独特的技术，是将洗涤液通过大孔径喷嘴喷烟管，使洗涤液和气体的动量达到平衡，从而在气体的必经之路上产生一个泡沫区，该区为一强烈的湍动区域，液体表面积大而且迅速更新，以达到有效脱除颗粒与清除气态污染物的目的。优点：采用大孔径喷嘴不堵塞，吸收效率高。缺点：运行阻力大，运行费用高。（2）空心喷淋塔。工作原理：用喷嘴将洗涤液雾化成细小液滴，均匀地分散于气相中，增大液相的比表面积，达到脱硫目的。优点：结构简单，投资省，操作维修方便。缺点：是雾化喷嘴易堵塞，需要常更换清洗，脱硫效率较低。（3）高效气旋脱硫塔。由旋流板、空塔、除沫器、喷淋装置组成。工作原理：高效气旋脱硫工艺中的脱硫剂浆液，与进入脱硫塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中碱性成分发生反应，以及加入的氧化空气进行化学反应，最后生成硫酸盐。脱硫后的净烟气依次经过除雾器除去水滴，经脱硫塔顶排出。优点：洗涤液由泵直接供入，由布液器分配到旋流板形成液膜，不存在堵塞，阻力较小，脱硫效率较高。缺点：旋流板布液不均匀，影响脱硫效果。

3.4 脱硫治理方案

通过上述分析比较，选择高效气旋脱硫塔，吸收剂采用氢氧化钠的治理方案。新建高效气旋塔、循环泵等；同时对原收尘系统进行优化改造，改造表面冷却器，提高进入布袋器温度，防止布袋器烟气结露，降低系统运行阻力。脱硫塔设计参数，入口参数，烟气温度：80℃，烟气量：14500 m3/h，烟气含尘量： 80 mg/ m3，烟气含SO2浓度：6000 mg/ m3；出口参数，SO2排放浓度<200 mg/ m3；烟尘排放浓度<40 mg/ m3。

治理改造工艺流程简述。烟气从下部进入高效气旋脱硫塔均气室， 经旋流器分流高速向上旋转，脱硫浆液由循环泵泵入塔顶；当烟气由气相进入液相与脱硫浆液充分反应后，形成的化合物落入脱硫循环池底，新的烟气及新的脱硫浆液继续参与反应，形成新的气液动力平衡，往复循环，达到脱硫除尘的目的；净化后的烟气直接从塔顶排空。

高效气旋脱硫塔的特点：（1）高效气旋脱硫塔旋流板不仅提供200mm×300mm的足够空间作为气流通道，更为重要的是，元件上面是高速旋转的乳化液层。通过每个旋流板的透镜，可以一目了然地看到工作中的乳化液层，液层内的气液进行着高速旋切碰撞，冲涮着旋流板。旋流板与水平面成50度角。同时在顶层旋流板上端设置圆锥形布液器，使脱硫剂进液撞击到布液器上能够向四周散开，充分与四周扩散的烟气进行反应，保证脱硫、除尘、净化H2S等有害气体的效果。

（2）采用氢氧化钠作吸收剂，吸收效率高，循环液转换可直接泵送污水站处理，并可回收钠盐，不需增加沉淀过滤设施；碱液配制贵金属场地冲洗水配制，不会产生水澎胀。（3）系统阻力相对小，运行费用低。

4 运行控制参数

本工艺主要控制参数为：烟气进口温度：<90℃；循环液pH： 5～7；氢氧化钠喷淋液浓度：15%；系统运行阻力：<1200 Pa。经过一段时间的试运行，证明以上参数是符合实际。

5 结语

（1）对于烟气量、含硫量相对小，不利于制酸的烟气，应用高效气旋洗涤技术，能够实现稳定达标排放；系统配套紧凑，占地面积小，运行稳定，维修费用低。（2）供液采用通径管（泵出口管），布水器、多层大间隙旋流板的独特设计，在气液比、运行阻力相对的条件下，能够达到理想的雾化效果，实现气体的高效净化。并解决了常规脱硫系统中喷嘴堵塞、结垢的问题。（3）脱硫效率高，能达到96%以上。（4）生产实践中存在的不足。高效气旋洗涤技术脱硫除尘，体现了其独特的性能和优势，但也存在一定的不足，运行过程中亚硫酸钠易饱和结晶，增大吸收浆液的置换量，以及后续废水的处理量。

参考文献：

[1]杨飏 .二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程，2004.