石灰-石膏法技术在陶瓷厂烟气脱硫系统中应用*

赵文立

(广东金牌陶瓷有限公司 广东 佛山 528000)

前言

随着广东省生态环境厅和广东省市场监督管理局发布的《陶瓷工业大气污染物排放标准》DB44/Z 160-2019出台并实施，陶瓷工业大气污染物排放要求：SO2限值30 mg/m3，颗粒物限值20 mg/m3，氮氧化物限值100 mg/m3。要达到超清洁排放，这就使烟气治理脱硫工艺的选择非常关键，目前烟气治理工艺有许多种，各有优缺点，而石灰-石膏法脱硫生产工艺以石灰水或石灰乳冼涤烟气中的SO2产生CaCO3转化为石膏CaSO4，该法脱硫效率可达95%以上，是世界上应用最为广泛廉价的脱硫工艺之一，石灰-石膏法脱硫工艺正逐渐用于陶瓷工业烟气治理。

图1 石灰-石膏法工艺流程图

1 烟气脱硫工艺技术改造历程

2014年广东金牌陶瓷有限公司采用双碱法脱硫工艺对6条窑炉日产60万m3烟气进行大气污染治理，该工艺以片碱和石灰作为脱硫剂，基于大气污染物排放标准较宽，设备运行比较正常，尚能满足排放要求，但2014年国家环保部发布《陶瓷工业大气污染物排放标准》GB 25464-2010中将大气污染物排放限值SO2降为50 mg/m3后，脱硫塔运行过程中出现多种问题，塔内结垢结晶体，烟气排放困难，窑炉控制难度上升，影响产品品质，运行成本大幅上升，虽经2次技改，通过加大外循环水池，减少石灰用量，加大片碱用量等措施，但实际运行效果仍得不到实质性改变。2018年广东省又一次对《陶瓷工业大气污染物排放标准》做出修改，大气污染物排放标准修订为SO230 mg/m3，颗粒物20 mg/m3。双碱法脱硫设备结垢更加严重，工艺运行成本更高，烟气排放难以满足目前的排放标准。针对这种现状，2019年投资采用石灰-石膏法脱硫工艺方案对窑炉脱硫塔进行技术改造，目前脱硫塔运行各项指标良好。

2 石灰-石膏法工艺流程图

2.1 石灰-石膏法脱硫塔性能参数

表1 石灰-石膏法脱硫塔性能参数

2.2 两种脱硫工艺概述

1)双碱法。将片碱制成浆液打入脱硫塔内，经和烟气反应后流出塔外反应水池，在反应池中加入石灰沉淀，通过氧化曝气使亚硫酸钙转化成硫酸钙，产生的氢氧化钠脱硫液进一步循环使用。

2)石灰-石膏法。将制成的石灰浆液注入塔内，通过循环泵对浆液循环使用，同时对浆液氧化，产生的硫酸钙由抽浆泵抽至压滤机压滤，实现全过程自动化运行。

2.3 两种脱硫工艺反应机理

2.3.1 双碱法

1)脱硫过程。

2)再生过程。

3)曝气石膏生成。

2.3.2 石灰-石膏法

1)石灰溶解。

2)SO2吸收。

CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+SO2= Ca(HSO3)2

3)氧化。

4)石膏生成。

3 两种脱硫塔运行指标对比分析

3.1 石灰-石膏法和双碱法脱硫效果对比

表2 石灰-石膏法和双碱法脱硫效果对比表

由表2可知，石灰-石膏法脱硫烟气可达到清洁排放标准，满足生产要求。

3.2 石灰-石膏法和双碱法化工料用量对比

表3 石灰-石膏法和双碱法化工料用量对比表

注：因双碱法系统中再生过程和曝气过程难以控制，为防止结垢堵塔，石灰用量逐渐减少，上表为2019年改造前后化工原料用量对比。

3.3 石灰-石膏法和双碱法电力设备相关参数

石灰-石膏法脱硫工艺虽增加了,2台引风机，用电装机功率提高了560 kW，但在实际运行中采用变频控制，负荷仅为35 Hz，它减少了烟道阻力，降低了窑炉排烟用电功率，改善窑炉操作和车间环境，提升了产品质量。

表4 石灰-石膏法和双碱法电力设备相关参数表

3.4 年运行成本估算

表5 石灰-石膏法年运行成本估算表

由表5可知，采用石灰-石膏法脱硫工艺，年节约成本63.2万元，同时颗粒物和二氧化硫排放降低也降低了环保税。

4 石灰-石膏法和双碱法脱硫工艺生产实践结果

双碱法脱硫工艺运行时，生产过程难以控制，外循环水池占地面积较大，浆液碱再生困难，采用普通的沉淀水分离，水质难以控制，稍不注意就会造成堵塔，且片碱用量大，运行成本高，大气污染物SO2排放浓度约45 mg/m3，无法满足新出台的排放标准，技改后的石灰-石膏法脱硫效果非常显著，SO2排放数据基本在20 mg/m3以下，改造后的效果表明石灰-石膏法脱硫工艺用于陶瓷工业烟气治理可以达到超清洁排放标准，完全满足广东省新出台的《陶瓷工业大气污染物排放标准》。

表6 石灰-石膏法脱硫烟气在线监测数据(mg/m3)

表7 第三方中山市华测检测技术有限公司检测报告(mg/m3)

注：检测公司对于颗粒物20 mg以下的只标注小于20，不表述详细数值。

5 总结

1)石灰-石膏法自动化程度高，占地面积小，操作简单方便，运行成本较低。

2)石灰-石膏法采用石灰作脱硫剂，原料来源广泛。

3)双碱法使用脱硫剂片碱，属强碱，腐蚀性强，化学危险性高，安全性差。

4)实践证明石灰-石膏法脱硫效果高达95%以上，优于双碱法，完全满足广东省新出台的《陶瓷工业大气污染物排放标准》，达到超清洁排放标准，可用于陶瓷厂工业烟气脱硫治理，值得推广应用。