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高效气旋洗涤技术在转炉尾气SO2治理中的运用实践

2017-01-12李辉

山东工业技术 2016年24期
关键词:实施效果

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.

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