电解烟气净化脱硫系统简介

何爱玲

（沈阳环境科学研究院，辽宁 沈阳 110016）

我国铝工业经过40余年的快速发展，整体技术已经达到国际先进水平。伴随着技术的进步，主要污染物如氟化物已经得到有效的治理，技术、装备水平已经非常成熟。但是烟气中的SO2治理却相对滞后。国家2010年9月发布实施的《铝工业污染物排放标准》（GB25465-2010），新标准规定：电解铝工业企业生产过程烟气SO2排放浓度限值从400mg/m3调整到200mg/m3。但是考虑到目前国内日益严峻的环保形势，国内大多数电解铝企业已经提前建设湿法（钙法）脱硫系统，含硫烟气经过处理后，SO2排放浓度可以从200 mg/Nm3降至＜25 mg/Nm3。

SO2的原始排放浓度为200 mg/Nm3。该数值是根据物料平衡计算而来，假定碳素阳极中的含硫物质均转化成为SO2[1]。因此，烟气中的SO2浓度为200 mg/Nm3，该数值是无脱硫系统的排放浓度。

1 工艺描述

根据电解系列配置，假定每个电解系列由4个通道分为3个大区。在每个大区的两栋电解车间之间配置1套电解烟气净化系统，在相应的电解烟气干法净化系统后串联脱硫系统，全系列共设置3套电解烟气脱硫系统，用于脱除烟气中的SO2，并协同去除烟气中的粉尘和氟化物。

2 脱硫系统的组成

目前，烟气脱硫技术在电解铝烟气治理中已经得到广泛应用，本项目拟选用是技术最为成熟的湿法烟气脱硫技术，采用石灰石-石膏法脱硫工艺。石灰石-石膏法脱硫工艺以石灰浆液作为脱硫吸收剂的一种脱硫工艺系统，脱硫吸收剂与烟气中的SO2反应首先生成亚硫酸钙，然后氧化成硫酸钙，最终产物为石膏。脱硫吸收塔的结构示意图见图1。

图1 脱硫吸收塔的结构示意图

（1）烟气系统。烟气系统由烟道、直排烟囱、挡板门等部件组成。烟气系统将未脱硫的电解烟气引入到电解烟气脱硫系统，将脱硫后的达标烟气通过吸收塔顶部烟囱排入大气。考虑到吸收塔的检修需要，设置吸收塔旁路直排系统，通过吸收塔入口挡板门及旁路挡板门进行控制。

（2）脱硫剂制备系统。脱硫剂制备系统由石灰石粉仓、浆液制备箱及输送系统等组成。石灰石粉仓采用钢结构。石灰粉通过浆液制备箱进行熟化，并制成浆液。浆液箱中的脱硫剂通过浆液泵送至脱硫塔。

（3）脱硫吸收系统。脱硫吸收系统由脱硫塔入口系统、循环喷淋系统、脱水除雾系统和搅拌系统等部分组成。①入口系统。待处理的烟气通过烟气系统后，到达脱硫塔入口段，入口段设有降温喷淋装置。②循环喷淋系统。循环喷淋系统配置2台循环泵对应2层（暂定）喷淋层，采用空心蜗壳喷嘴，覆盖率＞220%，可以形成良好的雾化区域，增加传质表面积，延长液滴在塔内的停留时间，从而达到最佳的脱硫效率。③脱水除雾系统。脱硫后的烟气通过循环喷淋层上方设置的除雾器，分离烟气中夹带的液滴及粉尘，使净烟气的雾滴含量不超过25mg/Nm3，粉尘浓度不超过5mg/Nm3。④搅拌系统。循环喷淋系统的循环浆液储存于塔底的储液段，通过罗茨风机鼓入的氧气进行氧化，将亚硫酸盐氧化为硫酸盐（石膏），再通过石膏排出泵送至副产品处置系统。

（4）副产物处理系统。副产物处理系统由氧化系统、石膏排出泵、石膏水力旋流器、真空皮带脱水机、石膏堆放场、滤液池等组成。储存在塔底的脱硫液，经过循环使用后，主要成分是亚硫酸盐，此时在脱硫塔底部由罗茨风机鼓入空气对其进行氧化，从吸收塔内浆液池排出的石膏浆固体物含量约为17%～20%，石膏浆经石膏水力旋流器浓缩至固体物含量约45%～50%后，进入石膏真空皮带脱水机进行二次脱水，经脱水处理后的石膏固体物表面含水率不超过10%，脱水石膏送入石膏库中存放待运。

（5）浆液排放及回收系统。浆液排放及回收系统的主要设备主要包括事故浆液箱、事故浆液泵、地坑和自吸泵。当脱硫塔出现故障需要检修时，通过浆液循环泵将脱硫塔下部浆液池的溶液送至事故浆液箱贮存。在脱硫塔重新启动前，通过事故浆液泵将事故浆液箱里的浆液送回脱硫塔。脱硫塔区地坑用于收集、贮存脱硫装置在检修、冲洗过程中产生或泄漏的液体。脱硫装置正常运行时的浆液管和浆泵在停运时需冲洗，冲洗水通过地沟收集到地坑中，浆液泵的机封冷却水也通过地沟进入地坑，地坑的收集液通过自吸泵送至脱硫塔循环使用。

（6）工艺水系统。工艺水系统主要由工艺水箱、工艺水泵、除雾器冲洗水泵及工艺水管道等部分组成。脱硫塔塔内的水蒸发和石膏带水会造成脱硫系统水流失，为了维持整套脱硫系统的水平衡，必须对脱硫系统进行补水。同时制备浆液系统、停机自动冲洗等都需要使用工艺水。

3 主要技术参数

电解烟气经过脱硫系统处理后，主要排放指标详见表1。

表1 电解烟气脱硫系统的主要排放指标

本项目单套电解烟气脱硫系统的工艺技术参数如表2所示。

表2 电解烟气脱硫系统的工艺技术参数