浅析小石灰窑低温脱硫脱硝一体化技术

2020-12-02孙海燕

商品与质量 2020年20期

孙海燕

大连凯拓科技有限公司辽宁大连 116000

近年来小石灰窑脱硫脱硝提上日程，由于石灰窑的特殊性，对小石灰窑来说既要能够达标排放甚至达到超净排放标准，也要经济合理占地小。臭氧可以实现同时脱硫脱硝，进而应用臭氧的强氧化性实现将NO氧化变为高价态的NOX，接着在洗涤塔之中把高价态NOX以及SO2同时吸收以及转化变为一种溶于到水之中的物质，进而实现将其进行脱除的目的[1]。

1 脱硫脱硝一体化工艺描述

脱硝利用臭氧发生器制备臭氧，通过布气装置把臭氧气体均布到烟气管道截面，在管道中设置烟气混合器，使臭氧与含NOX的烟气在烟气管道中充分混合并发生氧化反应。将烟气中的NOX氧化为容易吸收的NO2和N2O5。再利用钙法脱硫洗涤塔，对NO2和N2O5进行吸收反应，生成Ca(NO3)2与Ca(NO2)2，最后再与硫酸盐一起排放至沉淀池沉淀后外排，石膏清出后综合利用。

其主要反应式为：

NO+O3=NO2+O2

2NO2+O3=N2O5+O2

4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+2H2O

N2O5+ Ca(OH)2= Ca(NO3)2+H2O

脱硫剂及吸收剂为石灰(Ca(OH)2)。在洗涤吸收塔内，烟气中的SO2、高价态氮氧化物与石灰浆液反应后生成CaSO3、Ca(NO2)2、Ca(NO3)2，生成的CaSO3在塔浆液池就地强制氧化为石膏，石膏经沉淀池沉淀后定期清出综合利用，Ca(NO2)2、Ca(NO3)2溶于水，达到一定浓度后排放。

2 工艺配置

2.1 概述

本文工程案例为山西晋城某石灰窑低温脱硫脱硝一体化工程。本工程设置一台引风机，克服换热、除尘、脱硫、脱硝系统阻力。从除尘器出口烟道上引出的烟气，经过风机、臭氧布气装置与烟气混合，将氮氧化物氧化后进入吸收塔。吸收了氮氧化物及二氧化硫后的饱和湿烟气，经塔顶排放至烟囱后排入大气。

2.2 工艺配置

工艺配置含烟气系统、臭氧制备系统及与烟气混合系统、NOx、SO2吸收系统、石灰浆液制备系统、石膏脱水以及废水排放系统、工艺水系统。其中重难点技术在臭氧制备系统及与烟气混合系统NOx、SO2吸收系统。

（1）臭氧制备系统及与烟气混合系统。根据本工程案例烟气中NOX的含量，计算所需要的臭氧设备为1台20kg/h的臭氧发生器，配置气源控制系统，冷却水系统及配套齐全的自动控制（PLC）、检测仪器等。气源采用氧气源。

为了使臭氧与烟气中的NOX充分混合,从臭氧发生器出来的臭氧气体通过烟气布气装置，均匀的通入需治理的烟气烟道中，然后再通过烟气混合器使烟气产生揣流，保证臭氧与烟气中的NOX能够充分接触而发生反应。由于臭氧与NOX的反应非常快速，基本不会受到SO2的影响，因此不需要额外增加设备，只需要在烟气管道中进行即可。布气装置与烟气混合器的总压损不超过300Pa。

（2）NOx、SO2吸收系统。吸收塔总共设置三层喷淋装置，每一层喷淋装置之中可以布置12个空心锥喷嘴，其喷淋层的上部可以设置有除雾器。浆液喷淋系统一般包括有喷淋组件以及喷嘴，一个喷淋层通过带连接直管的母管制浆液而分布在管道以及喷嘴中构成，喷淋组件以及喷嘴的布置设计为均匀覆盖吸收塔的横截面之中，同时达到要求的喷淋浆液覆盖率，促使吸收浆液同烟气之中充分结合，确保在适当的液/气之下可以实现95%的脱硫效率，并且也会在吸收塔的内部不出现结垢。吸收塔可以设置两级除雾器，布置在的吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上端，烟气可以穿过循环浆液喷淋层后，接着在连续流经两层除雾器出过其包含的浆液雾滴。烟气在经过两级除雾以后，其烟气携带的水滴含量应该低于75mg/Nm3（干基）。除雾器清洗系统也可以间断进行运行，应用自动控制系统。在塔中设置浆液氧化装置，确保氧化空气可以将脱硫反应之中生成的半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)氧化成为硫酸钙同时结晶生成石膏(CaSO4·2H2O)[2]。

2.3 本工程案例技术难点分析

根据实际工程案例本工艺的技术难点在于如何控制好臭氧用量的控制，本工程案例采用了自动控制通过尾气中NOx的含量来控制臭氧的使用量，并且通过专利技术布置臭氧的喷射位置及臭氧混合的均匀程度，来控制臭氧用量，通过不断的调试和实验最终位置定在引风机入口水平烟道处，且使用专利分布器，使臭氧混合气与烟气均匀混合并迅速发生反应，将NO氧化为NO2，避免臭氧不足或过量而影响氧化效果及对后续设备造成影响。通过控制的含量控制臭氧的用量取得了初步成果。能基本将NO氧化又不会对后续设备造成影响。充分氧化后的NOx进入脱硫脱硝塔中通过碱液将二氧化硫及氮氧化物脱除彻底，脱硫效率达98%，脱硝效率打99%，第三方检测结果显示氮氧化物检测不出。二氧化硫在30以下。符合超净排放标准[3]。