燃煤喷雾干燥塔固_脱硫剂的选择.pdf

1 8 4 化学工程与装各 C h e m i c a l E n g i n e e r i n g＆E q u i p m e n t 2 0 1 1 年 第 8期 2 0 1 1 年 8月 燃煤喷雾干燥塔固／ 脱硫剂的选择 康聪成 福建华大环保工程有限公司，福建 泉州 3 6 2 0 2 1 摘要介绍了建筑陶瓷工业中燃煤喷雾干燥塔普遍采用的治理措施， 通过比选，筛选燃煤固硫剂以及烟 气湿法脱硫剂，对陶瓷企业污染治理具有一定的指导意义。 关键词燃煤；喷雾干燥塔脱硫剂 前言 酸雨主要是由燃煤排放的二氧化硫引起的， 所以控制燃 煤二氧化硫排放量是控制二氧化硫污染和酸雨污染的主要 途径。我国各地先后划定了酸雨控制区和二氧化硫控制区， 国家对二氧化硫排放也实行了总量控制和脱硫减排等一系 列举措以控制和削减二氧化硫排放。 而建筑陶瓷工业一般采 用喷雾干燥法对陶瓷原料进行干燥。 喷雾干燥塔排放废气主 要含有烟 粉 尘和二氧化硫， 其中烟尘和二氧化硫主要来自 喷雾干燥塔热风炉内煤粉的燃烧。 大部分陶瓷企业针对喷雾 干燥塔配备了除尘脱硫设施，主要包括燃烧中固硫以及燃 烧后烟气脱硫。 本文着重介绍了建筑陶瓷工业燃煤喷雾干燥 塔固硫以及脱硫措施。 根据建筑陶瓷企业特点及固、脱硫机 理，筛选适合建筑陶瓷企业喷雾干燥过程圃、脱硫剂。 I 煤粉燃烧固硫剂的选择 燃烧固硫技术具有设备操作简单，占用空间小， 投资少 等优势，是燃煤脱硫减排的主要方式之一。 固硫剂种类很多，如石灰石、自云石、方解石、氧化 钙、氧化镁、碳酸钠、氢氧化钠等，从技术和经济来看，基 于钙基固硫剂原料丰富、价格便宜，仍是目前主要的固硫剂 钙， 利用钙基固硫剂进行燃烧过程脱硫是指将钙基物质预混 合在燃料中进行脱硫，加入炉内的石灰石或其它钙基固硫 剂，在高温下分解得到固体产物氧化钙与燃煤产生的S O 气 体反应，生成周体硫酸钙连同炉渣辨出炉外 。 石灰石的固硫反应包括煅烧反应、 酸碱中和反应及氧化 还 原反应 。 煤粉掺烧石灰石脱硫属于燃烧中脱硫。石灰石 C a C 0 3 在高温下分解成 C a O和 C O 。 ，C a O在氧化性气氛中遇到煤燃 烧过程中生成的 S ，会生成 g a s 0 3 和 C a S O ，反应方程式及 反应机理如下 在 8 2 5 “ C左右，石灰石分解生成活性氧化钙 Ca CO3 ‘ s Ca O CO2 g Ca O S O2 g Ca S O3 譬 4 Ca S O3 Ca S s 3 Ca S O4 g Ca S j 2 O2 g Ca S O3 4 g 该反应属于非催化气固反应， 由反应气体在石灰石内孔 的扩散， 反应气体在产物层的扩散以及表面化学反应 3个过 程耦合所组成。固体反应物孔结构随着反应的进行而变化， 煅烧生成的 C a O颗粒上遗留了大量微孔。反应气体 S 与颗 粒 C a O反应的历程为反应气体 S 0 2 克服煤粉外部扩散阻力达 到 C a O颗粒表面。 反应气体扩散进入 C a O的微孔中， 反应气 体与 C a 0反应生成 C a S o | 。 以石灰石为固硫剂时，固硫率除与煤种有关外， n C a O ／ n S 的大小对固硫率起着决定作用，n C a O ／ n S 小，固硫剂使用量不足，C a O少，气体中的S O 2 与C a接触 少，固硫效果差；固硫剂用量多，C a O多，灰渣粘度大，结 块多，S O ,难以穿过灰渣层与灰渣块中C a O表面接触，因此 固硫效果也不好，固硫剂使用适当，灰渣粘度较小，结块也 少，， ’ S o 2 与 C a O 接触充分，固硫效果好，一般固硫效率在 4 0 ％ 左右 。 2 湿法脱硫剂的选择 目前烟气湿法脱硫的主要方法有石灰石／ 石灰法、钠碱 法、双碱法、镁碱法、碱式硫酸铝法、液相催化氧化法。技 术经济比较见表 l 。 康聪成燃煤喷雾干燥塔固／ 脱硫剂的选择 1 8 5 石灰石／ 石灰湿法脱硫和钠碱脱硫占地小、投资少、工 艺简单、 技术成熟而作为中小企业首选湿法脱硫方式。 其中， 石灰石／ 石灰湿法脱硫由于工艺简单、技术成熟、石灰石、 石灰价廉易得， 脱硫成本较低， 仍是主要的湿法烟气脱硫技 术，约占湿法脱硫装机总量的 7 0 ％ 。 但结合陶瓷工业特点， 喷雾干燥塔废气湿式喷淋捕集的 粉尘以污泥形式进入喷淋水中，该部分粉料主要为陶瓷矿 料，不作抛弃处理， 一般出渣压滤后返回配料工序回用，重 新作为原材料配料利用。如果采用石灰石或石灰作为脱硫 剂。则脱硫产物石膏将进入喷淋污泥中， 后与出渣压滤污泥 一 起返回配科。 在后续烧成工序， 辊道窑温度控制在 1 2 5 0 ℃ 左右。而石膏在高温下会发生一系列如下变化 c a S O 2 s -s 2 o ， 笙石 c a S O 2何2 D c a s 吾 c a S 0 4 硝 C a S O ． 垒 - 因此，在喷雾千燥工序脱除的 S 以石膏形式进入原材 料，在后续烧成工序可能会以S o 2 形式重新释放，不能达到 真正脱硫减排的目的。 同时，采用石灰石浆液作为吸收剂，若 p H 控制不当， 还会出现结垢阻塞喷嘴和管道的现象。 虽然石灰石湿法脱硫脱硫剂石灰石在价格方面具有优 势，但鉴于以上原因，采用以N a O H为脱硫剂进行湿式喷淋 脱硫在陶瓷喷雾干燥塔脱硫应用上更为适合。 2 ． 1 以 №0 f l 为吸收荆的湿式喷淋脱硫原理 喷雾干燥塔废气经旋风除尘器和引风机后， 从喷淋区下 ca O S O o 部进入喷淋塔， 碱液循环泵从循环池将碱液升压后从吸收塔 上部的一系列浆液喷嘴喷出形成水雾， 废气与均匀喷出的碱 液逆流接触； 烟气中的 S o 2 被碱液溶解吸收后发生反应生成 亚硫酸盐， 随吸收剂液滴落入吸收塔的循环池， 氧化风机把 空气直接打入浆液循环池， 使亚硫酸盐氧化成硫酸盐。 为了 保持吸收剂足够的碱度对S 的中和能力，浆液输送泵将碱 液不断补入吸收塔循环池， 经过吸收反应后， 石膏浆液经浆 液排出泵升压后进入水力旋流器进行分离， 稀液返回吸收塔 再利用，浓浆液直接送至皮带脱水杌进行脱水。 用 N a O H吸收液吸收烟气中的二氧化硫分为吸收和氧化 1 8 6 康聪成燃煤喷雾干燥塔固／ 脱硫剂的选择 两个工序，先吸收生成亚硫酸钠，然后再氧化为硫酸钠，因 而分为吸收和氧化两个过程。 ① 吸收过程在喷淋塔内进行。主要反应如下 2 Na OH S O2 Na 2 S O3 H2 O ② 氧化过程在循环浆池内进行，主要反应如下 2 Na ， S O O， 2 Na ， S O, ‘ J ‘ ‘ - 参照H J 4 6 2 - 2 0 0 9 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程 技术规范以N a O H为脱硫剂的钠钙双碱法的液气比不小于 2 L ／ m 3 。根据工程运行实例，以N a O H为吸收剂的喷淋液进口 p H控制在 l 1 左右，喷淋液出口p H控制在 6以上。一般监 测出口 p H ，若制 p H 6 ，及时加碱补充，使得喷淋液 p H控 制在 1 1 左右 。 2 ． 2 脱硫产物性质 以N a O H为喷淋吸收液除尘脱硫，脱硫产物为 N a ． S O , ， 大部分残留在喷淋液中， 过饱和后即使有部分 N a S 0 | 进入除 尘渣，在后续辊道窑烧成中，由于N a S O 的热稳定性较强， 在 1 4 0 0 ℃以上才能熔融，远大于炉窑温度 1 2 5 0 ℃，不会发 生分解；而且由于原料本身含有 K 、N a等的硫酸盐，N a O , 对陶瓷成品质量基本无影响。 3 结语 近年来， 脱硫减排作为一项政策性任务执行力度日趋加 强，建筑陶瓷行业通过不断改进技术，推进清洁生产，污染 治理取得一定的成效， 然而由于技术问题，喷雾干燥塔 尚不 能采用 L N G等清洁燃料。因此，对喷雾干燥塔燃煤废气 S 的脱除是建筑陶瓷企业环境污染治理的关键， 根据治理方式 不同，通过合理选取固硫／ 脱硫剂，可以实现废物减量化和 效益最大化， 给企业带来经济效益的同时减轻乃至消除对人 类健康和环境的危害，具有广泛的经济、环境和社会效益。 参考文献 [ 1 ]汪碧容．燃煤固硫剂及其助剂的研制开发进展．广东 化工，2 0 0 5 1 2 4 6 ． [ 2 ]蔡伟建，李济吾．中小型燃煤锅炉烟气湿法脱硫技术 方法分析．能源环境保护。2 0 0 3 1 1 2 ． [ 3 ]林俊杰，王静．无机化学．北京化学工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 4 ]严宜申，王长富．普通无机化学．北京北京大学出 版社。 l 9 9 9 ． 山东汇鑫化工 -- ． 本厂是山东省较具规模大型生产企业， 业务遍及全国各地， 本着 “ 诚信为本、质量过 硬、争取市场”的原则，提供更多更好的质优价廉酰胺系列，以感谢新老客房对我企业 的大力扶持与厚爱 品 名 规格 丙烯酰胺 9 8 ％ 晶体三合一 聚丙烯酰胺 阴 3 0 0 万／ 6 0 0 万 聚丙烯酰胺 A N 9 2 6 S H U 聚丙烯酰胺 阳 F O 4 1 9 0 S H 造纸分散剂’ A N 9 2 3 P G 1 厂址山东聊城市高新工业园 1 3 8 电话0 6 3 5 - 6 8 7 2 5 5 8 成都办事处张闵勤 1 3 6 0 8 0 6 6 8 6 9 电话0 2 8 8 4 5 l 1 3 5 6 传真0 2 8 8 1 6 6 3 5 6 8 价格 元／ 吨 1 7 00 0 3 2 0 0 ／ 4 8 0 0 l 3 8 0 0 3 3 0 0 0 3 4 0 0 0