浅谈碱法烟气脱硫工艺及技术改进

王俊荣

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

在现有工业生产中，冶金、火电、玻璃等行业都会产生含有SO2及酸雾的烟气，SO2及酸雾是污染大气的主要成分之一。严重的大气污染对人民的身体健康、生态环境、经济发展、社会进步都会造成危害。因此控制SO2及酸雾的排放一直是国家大气污染治理的主要目标，要想从根本上解决酸雨的问题，烟气脱硫是最有效的办法，因此烟气脱硫装置得以大力推广应用［1］。

2 碱法脱硫的工艺原理

目前贵溪冶炼厂采用了氢氧化钠稀溶液脱除烟气中SO2及酸雾的脱硫工艺，并成功用于生产运行，其特点是运行平稳、操作简单、占地面积小、建设投资低。脱硫塔一般设置多层喷嘴进行空塔喷淋，其脱硫原理是在脱硫塔内喷淋一定浓度的氢氧化钠稀溶液，氢氧化钠稀溶液与烟气中SO2及酸雾发生中和反应，生成亚硫酸钠和硫酸钠，从而达到去除SO2及酸雾的目的。

脱硫液与烟气中的SO2和酸雾接触后会发生式（1）、（2）所示的中和反应：

该过程中由于使用钠碱作为强吸收液［2］，因此吸收系统中不会生成沉淀物，主要的副反应为氧化反应，Na2SO3氧化生成Na2SO4。

3 碱法脱硫中脱硫设备、脱硫剂的选择

治理有色冶炼烟气中的SO2的关键有两个方面［3］：

（1）脱硫设备：保证烟气与脱硫剂充分接触，反应完全，促使化学反应顺利高效进行，反应后又可实现烟气的气水分离，使得尾气排放达标，且不带多余的水分。脱硫设备及其配套管道需耐腐蚀、一定的耐磨性，保证脱硫装置的长周期稳定运行［4］。

（2）脱硫剂：脱硫剂的选择直接影响烟气脱硫的效果，同时应考虑副产物的产生，所以科学合理的脱硫剂应是脱硫效率高、经济环保、不易挥发便于运输、水溶性好、可方便操作且无二次污染的［5］。

3.1 NaOH 稀溶液脱硫剂

NaOH 水溶性好，可以配置任意浓度的脱硫液，根据烟气条件及排放要求配置。NaOH 稀溶液脱硫剂与SO2的反应迅速，脱硫效率高，且易于运输和存储，不过采用NaOH 稀溶液脱硫剂成本较高、产生一定量的亚钠废水，气温低时容易形成亚钠结晶，造成设备和管道堵塞。

3.2 石灰脱硫剂

石灰脱硫剂成本低，运行费用较低，但由于氢氧化钙难溶于水，用石灰作为脱硫剂需设搅拌溶解槽及澄清池等设施，脱硫装置较复杂；脱硫过程中与SO2反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，极易造成设备和管道的堵塞；氢氧化钙难溶于水，循环液中的氢氧化钙含量低，脱硫效率不高，且不能适应较高SO2浓度的烟气。

3.3 氨水脱硫剂

氨水与烟气中的SO2反应迅速，脱硫效率高，装置简单且容易操作。但氨水容易挥发，运输与存储不便利，氨水本身容易对环境造成污染。各种脱硫剂工艺比较见表1。

表1 各种脱硫剂工艺比较

4 碱法烟气脱硫的工艺特点

（1）工艺简单，设备占地少，易操作，容易实现全自动控制；

（2）脱硫效率高，一般在95%以上；

缺点是NaOH 稀溶液脱硫剂会产生亚硫酸钠副产物，形成一定的废水，当亚硫酸钠达到一定浓度时会形成结晶，堵塞设备及管道［6］。

5 碱法烟气脱硫技术的改进

目前采用氢氧化钠稀溶液脱出烟气中SO2及酸雾是常用的一种脱硫工艺，脱硫塔一般设置多层喷嘴进行空塔喷淋，其脱硫原理是在脱硫塔内喷淋一定浓度的氢氧化钠稀溶液，氢氧化钠稀溶液与烟气中SO2及酸雾发生中和反应，生成亚硫酸钠和硫酸钠，从而达到去除SO2及酸雾的目的。该装置存在以下缺陷：一是不能根据烟气中SO2的浓度实时调整脱硫液的浓度，二是不能适应烟气中较大SO2浓度的波动，三是脱硫效率不高。

为了克服传统碱法烟气脱硫技术的缺点对该工艺进行改进，主要工艺过程是：在脱硫塔的入口烟道增设雾化喷嘴，雾化喷淋装置包括多组雾化喷嘴、稀碱槽和浓碱槽， PLC 控制稀碱槽配置与烟气中SO2浓度相适应的脱硫液；位于烟管内的雾化喷嘴根据PLC 设定的压力喷射脱硫液脱出烟气中的SO2和酸雾；脱硫塔下段喷淋含有一定浓度Na2SO3、NaOH的循环液进一步脱出烟气中的SO2及洗涤烟气中多余的脱硫液；洗涤脱硫塔上部的除沫器脱出烟气的水分，确保脱除烟气中SO2及酸雾的脱除效率。

传统碱法烟气脱硫主要通过塔内的多层喷淋进行SO2的反应吸收，工艺改进后，在脱硫塔的入口烟道增设雾化喷嘴，经雾化的氢氧化钠稀溶液，大大提高了与SO2的反应效率，烟管内的雾化喷淋完成了主要的SO2吸收。未反应掉的的稀氢氧化钠溶液进入脱硫塔底部进行塔内循环喷淋，塔内只需设一层喷淋管，主要为洗涤回收烟气中夹带的氢氧化钠溶液、其次对于烟气中未反应掉的SO2进行再次的脱除。工艺改进后，喷淋液与烟气的液气比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，在提高脱硫效率的同时大大降低了能耗；改进后增设了PLC 控制的脱硫装置能根据烟气中SO2的浓度实时调整脱硫液的浓度来适应烟气中较大SO2浓度的波动，具备较大的的操作弹性。

6 效果分析

贵溪冶炼厂熔炼二系统阳极炉和硫酸三系列尾气脱硫均采用了该工艺，表2 详细阐述了熔炼二系统阳极炉尾气脱硫装置的各项参数。

工艺改进后，喷淋液与烟气的液气比由6～8L/m3降低至2～3L/m3，喷淋循环量为100 m3/h，循环泵电机功率为45 kW·h，传统的循环量为300 m3/h，循环泵电机功率为75kW·h，年节约电费十余万元。

表2 熔炼二系统阳极炉烟气脱硫参数表

7 结论

综上所述，碱法烟气脱硫技术脱硫效率高，系统运行可靠，占地面积少，投资低，工艺简单，容易实现无人值守，比较适合烟气量较小且SO2浓度不高的烟气，在有色行业具有一定的推广价值。