浅析碱渣脱硫剂制备工艺的优化

辛娇杰，刘 焕

(唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北 唐山 063305)

唐山三友纯碱公司制碱方法为氨碱法，生产过程中吨碱废液排放量约8.5 m3，含碱渣0.3 t。碱渣主成分为粒状CaCO3、片状Mg(OH)2等，为一种粒度2～5 mm、孔隙率大的固体。行业中废弃碱渣通常采用地表围坝堆积的方式，此方式占用大量土地、污染环境且溃坝风险高。

随着近年来国家对于环境保护的愈发重视，热电厂烟道气所用石灰石粉浆液-石膏法脱硫传统工艺技术因受制于环保压力及运行成本，亟需寻找高效低耗脱硫原料。纯碱生产排放的碱渣废液经过洗涤降低盐分后，用于烟道气脱硫，既可以解决碱渣排放的问题，又降低热电厂运行成本。

1 碱渣洗涤设备及工艺流程

1.1 碱渣洗涤设备的选定

盐水车间三次精制工序原有洗泥桶4台，用于洗涤一次泥并回收盐泥盐分，单台洗泥桶处理设计能力在30 m3/h。热电厂烟道气脱硫剂最大需求量约为120 m3/h，碱渣密度 1.05 g/cm3，盐泥密度1.19 g/cm3，鉴于两者密度相差不大,综合以上几方面并从经济角度、设备利旧出发，利用三次精制工序原有4台盐泥洗泥桶局部改造后，作为碱渣洗涤生产设备投入使用。

1.2 碱渣洗涤工艺流程简介

碱渣洗涤原理与盐泥洗涤原理类似，碱渣从渣场输送至厂内经稠厚器稠厚增浓后，由洗泥桶顶层进入，中心套筒和底层分别加入澄清回水进行逆向接触洗涤。洗涤后的碱渣通过桶尖底排泥管线排入废泥槽，经碱渣泵输送至热电厂使用，洗涤出水进入泵站。

2 碱渣桶运行情况及问题分析

2.1 指标完成与设备运行情况

三次精制洗泥桶局部改造并投入使用后，车间在单桶30 m3/h碱渣处理负荷的条件下，对4台碱渣洗泥桶使用期间2020年度前2季度的产品沉降率及有效固含量等指标统计。

表1 碱渣处理后产品指标

生产过程中碱渣固含量、沉降率等指标不能满足热电脱硫要求。

投用初期生产中发现由于碱渣与盐泥密度、盐分等物理化学性质差别较大，原洗泥桶在碱渣处理量及底层洗涤水量皆不能做到数据对接，致使排泥堵塞、出水携带颗粒，脱硫剂盐分高、沉降率低等问题较为突出。

设备方面由于洗涤物料性质的改变，碱渣在桶内泥盅处下料不畅，物料堆积造成电机减速机严重超出负荷，使用周期缩短，2020年度全年由于洗泥桶桶内物料堆积造成的电机减速机憋停事故达到1次/3月。

2.2 影响工艺指标及设备运行的原因分析

2.2.1 设备尺寸的影响

停桶清理期间，发现洗泥桶泥盅间隙过小，由于碱渣内砂砾较多，造成碱渣堵塞泥盅，下泥不畅引起各层泥盅处碱渣堆积，降低了脱硫剂沉降率及有效固含量，严重时损毁洗泥桶电机减速机。

2.2.2 助剂影响

阴离子聚丙烯酰胺(助剂APAM)外观为白色粉粒，水溶性良好的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。有明显的加快溶液澄清、促进固体颗粒沉降作用。

助剂水经DN50管线进入洗泥桶中层进水支管，碱渣沉降率均在90%以下，清液层高不足2 m，远远不能达到正常指标要求。

2.2.3 洗泥桶底层进水压力、进水管线的影响

1月～6月期间，洗泥桶底层用水为石灰污水，由于压力波动造成底层水流量波动，洗泥桶内物料由于压力变化引起中层泥盅处物料快速坍塌至底层，底层出水携带大量颗粒，并沉降至洗泥桶进出水管内，造成洗泥桶进出水管线堵塞，底层水从泥盅处向上压力增加，致使排泥恶化，严重时可造成电机减速机因负载过大损坏。

3 主要升级改造以及指标优化情况

3.1 增加碱渣流通面积

碱渣桶为三层固液逆向洗涤，为了增加碱渣在桶内流动性，将碱渣桶泥盅部分进行改造，增加流通截面积，在桶内每层泥盅溢流堰出均布三个150×200 mm的矩形孔洞，并在碱渣桶搅拌器上增加3个小刮刀平均分布于泥盅溢流槽处的三个方向，搅动泥盅处碱渣，避免此处碱渣沉降堵塞流道，约增加单桶15 m3/h左右碱渣处理量。

3.2 改造助剂加入方式

利用澄清回水代替曹妃甸海水配置助剂溶液，降低助剂溶液带入碱渣系统的盐分含量。同时，对助剂水加入方式进行优化改造，由原中层进液改为底层进液，现助剂加入量维持原25 kg/班的前提下，1月～6月1#洗泥桶清液层均达到3 m，沉降率提高至95%以上。

3.3 优化进水方式

洗泥桶洗水由石灰污水改为澄清回水，洗水水压能够稳定在0.4±0.05 MPa之间，可完全避免由于底层水波动对洗泥桶工况造成的影响。同时将洗泥桶底层单一进水方式改为底层、顶层中心套筒双层进水方式，增加一条DN150澄清回水管线接入桶顶中心套筒，从分水槽配置3条DN150管线接入碱渣桶底层进水，并在两条进水管线安装阀门，控制碱渣桶底层和顶层中心套筒进水量，管线走向如图1。

图1 洗泥桶底层进水管路图

碱渣处理量相同、不同进水方式的情况下，洗泥桶各项指标统计如表2所示。因此，在底层进水压力和进水量保持稳定的前提下，改变中心套筒进水量控制碱渣盐分，通过底层进水和中心套筒双层进水的调节作用下，碱渣各项指标明显改善，同时，各洗泥桶进出水管线堵塞情况大为好转，管线疏通清理周期由原1次/30天延长至1次/60天。

表2 洗泥桶指标统计表

4 小 结

通过车间技术人员的集体攻关，对原有洗泥桶泥盅处溢流堰结构、助剂水加入方式、洗涤水品味进行系列改造后，上述问题得到根本上的消除，碱渣洗泥桶运行工况稳定，热电厂锅炉尾气含硫指标得到进一步优化降低。

碱渣洗涤系统每天处理量为1 200 m3左右，全年可缓解公司废液废渣排放42万m3,部分缓解公司环保压力和碱渣坝体维护费用。