双碱法脱硫工艺在页岩砖厂烟气治理中的应用

赵长军

摘要： 采用双碱法脱硫工艺处理唐山某页岩砖厂隧道窑废气。实践表明，废气排放指标均低于《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB 29620-2013）。分析了工程设计、调试和运行中出现的问题，并提出解决方案。

Abstract： The double-alkali desulphurization process was used to treat the tunnel kiln exhaust gas of a shale brick factory in Tangshan. Practice shows that exhaust emission indicators are lower than the "Emission Standard for Air Pollutants in the Brick Industry" （GB 29620-2013）. This paper analyzes the problems in engineering design， debugging and operation， and proposes solutions.

关键词： 双碱法脱硫；页岩砖；烟气治理

Key words： double alkali desulphurization；shale brick；gas treatment

中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0123-02

0 引言

随着老式轮窑在砖瓦行业的淘汰和新型隧道窑的快速崛起，煤矸石页岩砖在建筑行业中的地位越发突出，其生产过程中产生的大气污染对当地环境质量的影响凸显。针对砖瓦行业企业存在未按要求安装除尘脱硫等环保设施、环保设施多数未正常运行、大气污染严重等环境违法问题，环保部2017年开展了砖瓦行业环保专项执法检查，全国共排查砖瓦企业32103家，发现18095家存在环境问题，占检查企业的56%，地方环保部门对3354家企业进行了罚款，责令限期整改7189家，停产整治4870家，报请政府关停8743家[1]。因此必須对煤矸石页岩砖生产过程中产生的污染加以关注和加强管理。

1 工程概况

唐山某页岩砖厂是该地区重要的砖瓦生产企业，采用干燥与焙烧采用一次码烧连续工艺，烘干窑热源来自焙烧的窑余热；隧道窑24h连续运行，年产6000万块页岩标准砖。

生产废气主要来自隧道窑引燃废气和煤矸石自燃废气产生的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物。废气处理工程设计规模193114Nm3/h。隧道窑废气排放要求达到《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB 29620-2013）中二氧化硫300mg/m3、氮氧化物200mg/m3、颗粒物30mg/m3要求[2]。

该厂隧道窑废气的特点为：①烟气总量大，烟气中硫含量高，约850mg/m3，且呈酸性；②受煤矸石等原材料影响，二氧化硫等污染物排放浓度变化很大。

针对以上废气特点和排放要求，通过对已投入运行的同行业脱硫系统设计文件和验收资料，要达到预期的治理效果，同时兼顾技术成熟可靠性和经济适用性，采用双碱法脱硫工艺处理该厂隧道窑废气。

工艺流程为：窑炉烟气→引风机→烟道→湿法脱硫塔→烟囱排放。

从窑炉引风机出来的烟温110℃的废气，废气经烟道串联进入脱硫塔进行脱硫反应。废气垂向进入脱硫塔，然后折向朝上运动，与逆向而下的脱硫浆液进行充分接触以脱除其中的二氧化硫，脱硫塔上部内置管束除雾器。在脱硫塔内，烟气中的二氧化硫被脱硫浆液洗涤并与其中的脱硫剂发生反应，反应生成的CaSO3落至塔底排出泵抽出进行处理排放，被氧化强制氧化生成硫酸钙，塔内浆液由循环泵输送至吸收塔上部经喷淋层雾化向下流动。净化后烟气经过除雾器除去雾滴及粉尘后，经净气烟道进入烟囱排放。自动投放碱液以维持塔内浆液浓度；排出浆液打入压滤机处理。

2 主要处理单元

整个脱硫处理系统由6个单元组成，主要有烟道系统、脱硫塔系统、吸收剂制储系统、石膏回收利用系统、工艺用水系统、自动控制系统组成。

2.1 烟道系统 窑炉引风机出来的烟气温度约为110℃左右，经过烟道进入吸收塔前的新建水平烟道，然后进入吸收塔。脱硫后的净烟气经管束除雾器后接至排气筒前的水平烟道里，然后经由排气筒排放到大气中。

烟道均采用碳钢材质烟道，脱硫塔之前的原烟气段管道由于本身烟温较高，不做防腐施工处理。脱硫塔之后的净烟气管道由于烟温已降到露点，因此采用玻璃鳞片树脂涂层进行防腐处理。原烟道、净烟道都进行合理的保温。

2.2 脱硫塔系统 脱硫塔系统包括脱硫塔本体及其配套设备。主要设备主要包括脱硫塔、循环泵、喷淋管、浆液喷嘴、风机、除雾器等辅助设备。

脱硫塔的主要功能是将原废气中的二氧化硫等气体成分以及固体颗粒物予以脱除。此过程中，先生成的CaSO3被氧化后生成CaSO4沉淀物。喷淋层设在脱硫塔的上部，每个喷淋层都是由若干专用浆液喷嘴组成，其作用是将吸收液进行细化喷雾，与废气中的二氧化硫等进行充分接触反应。脱硫塔内最顶层喷淋层上设置有管束除雾器，用于分离由废气所携带出的大部分吸收液。

本工程吸收塔塔体分上、下两段，下段塔体Φ5x17m，上段塔体Φ2.68x15m，脱硫塔内部玻璃鳞片防腐面积500m2；吸收喷淋层采用双向喷嘴，直径5m，喷淋量：500m3/h；配套Φ5m高效管束式除雾器；设置吸收塔循环泵1台，流量500m3/h，扬程17m，N=75kW。

脱硫岛总压力损失900 Pa，其中：吸收塔（含除雾器）800 Pa，总烟道（自脱硫岛入口至烟囱入口）100 Pa。

2.3 吸收剂制储系统 外购氧化钙粉由卡车运至厂内储藏间中备用，储藏间容积不小于窑炉2天使用量。氧化钙粉经人工投放后进入消化池内进行化浆，与水搅拌混合成浓度10%的浆液，由供浆泵输送至吸收塔。吸收剂制备存储系统设置顶入式浆液罐搅拌器1台，N=15kW；石灰浆液池1座，采用混凝土结构，有效容积20m3；石灰浆液泵1台，流量：5m3/h，扬程H=15m，功率：N=2.2kW。

2.4 石膏回收利用系统 设计氧化风机1台，流量10Nm3/min，压力49kPa，N=37kW；石膏排出泵1台，流量15m3/h，扬程H=60m；板框压滤机1台，过滤面积30m2，N=3kW；滤液泵1台，流量20m3/h，扬程H=20m，N=4kW；滤液池1座，混凝土结构，有效容积：80m3，Φ5000x4500；顶入式滤液罐搅拌器1台，N=7.5kW。

2.5 工艺用水系统 脱硫塔内的吸收液蒸发外排会造成脱硫塔系统的水损耗，为了维持整个废气处理设施的水平衡，须对脱硫系统进行定期补水。项目设置水箱1座，采用钢筋混凝土结构，内壁涂防腐层，容积：40m3；工艺水泵1台，流量：30m3/h，扬程：45m，N=15kW。

2.6 自动控制系统 工程配置PLC系统1套、主塔液位计2套、浆液罐液位计3套、pH计1台、智能电磁流量计3台。

3 调试与运行

该工程于2017年9月竣工，经调试运行，隧道窑烟气中最大排放浓度为：二氧化硫196mg/m3、氮氧化物168mg/m3、颗粒物25.6mg/m3，均满足《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB 29620-2013）新建企业标准。

4 总结与建议

①本工程隧道窑烟气经过双碱法（NaOH-Ca（OH）2）工艺治理后，尾气排放能够满足行业排放标准，达到预期目的。②本脱硫工程运行至今，虽然产品规模和产量随季节调整较大，导致产生的含污染物废气总量有较大变化，但仍能排放标准要求，继续发挥良好的环境效益。③建议砖瓦企业随着治理技术的发展进一步改进脱硫设备的自动化水平，并安装自动在线监控设施以应对越来越严峻的环保要求。

参考文献：

[1]关于砖瓦行业环保专项执法检查开展情况的通报.环境保护部，2018年1月5日.

[2]GB 29620-2013，砖瓦工业大气污染物排放标准[S].环境保护部，2013年9月17日.

[3]胡振华，潘剑波.铅冶炼烟气治理技术进步研究[J].湖南有色金属，2002（01）.