水泥行业湿法脱硫技术
|环境工程EnvironmentBl Engineering
水泥行业湿法脱硫技术
王梦瑜
(合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥230051)
中图分类号：TQ172.9文献标识码：B文章编号：1671-8321(2019)10-0078-04
0引言
水泥工业对大气环境产生影响的废气主要包括粉
自信的作文
尘、SC>2、NOx、CO2、HF等，其中SO2是由生料、燃料中含
硫成品在燃烧过程中产生的。工业生产中产生的SO?被
排放到大气中，会对环境造成严重危害。当SO?溶于水中，
会形成亚硫酸。若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件
每当我走到老师窗前
下氧化，便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)o现
我国执行的GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标
准》中规定SO?的限值排放浓度W200mg/m'。很多地区在
实际运行中要求SO?的限值排放浓度W50mg/m3。
1湿法脱硫工艺概述
水泥厂可用的脱硫工艺主要有干脱硫剂喷注法、热生料喷注法、喷雾干燥脱硫法和湿法脱硫法等。其中只有湿法脱硫工艺可以使脱硫效率达到95%以上，故在很多水泥生产线都采用湿法脱硫技术对窑尾烟气进行脱硫。湿法脱硫采用石灰石作为吸收剂，吸收塔内吸收剂在下降的过程中，与烟气形成逆流接触，脱除烟气中的SO?，其主要反应式如下：
(1)SO2的吸收过程
Ca(OH)2+SO2-*CaSO3+H2O
(2)CaS()3氧化
2CaSO3+O2->-2CaSO4
(3)结晶生成石膏
CaSO4+2H2O-»CaSO4-2H2O
另外，湿法脱硫系统同时还有吸收烟气总HC1和HF 的作用，其反应式如下：
2HC1+Ca(OH)2-»CaCl2+2H2O
2HF+Ca(OH)2->CaF2+2H2O
水泥厂湿法脱硫系统主要包括以下几个子系统：吸收剂浆液制备和输送系统、吸收塔系统、氧化空气供应系统、工艺水系统、石膏脱水和储存系统、废水系统，以及其它辅助系统。湿法脱硫系统流程图见图1。
图1湿法脱硫系统流程图
2吸收剂浆液制备和输送系统
一般在火电厂的湿法脱硫系统中，采用石灰石作为
吸附剂，其有效成分为CaCOs。在水泥厂的湿法脱硫系统
中，一般采用窑尾窑灰作为吸附剂，其有效成分为CaO，其含量一般在38%~45%之间。从窑尾收尘器下取出的窑灰先储存在吸附剂仓内，计量后与工艺水或滤液坑中的
滤液混合，制成混合浆液，其中有效成分为Ca(OH)2。吸附剂浆液由泵输送至吸收塔下部浆液循环池中。
CaO实际消耗量：
M_0标焜气xCso,x"56
6°一1000x10064
窑灰消耗量：
式中：0标烟弋一—窑尾标况烟气量,Nm3/h;
Cso,——原始SO?排放浓度，mg/Nm3;
"一—脱硫效率,%;
McaO——CaO实际消耗量，kg/h;
a—一窑灰中CaO的含量,%;
M窑灰—窑灰实际消耗量，kg/h。
3吸收塔系统
吸收塔系统一般包括吸收塔本体，吸收塔内部从下
到上分别是：浆液循环池、烟道入口、喷淋层、除雾器、烟道出口。吸收塔外部设备包括：循环泵、浆液排出泵等。
浆液循环流量：
标烟弋［000
式中：0(6环浆液---浆液循环的总流量；
b----液气比。
一般采用三台或四台浆液循环泵，每台循环泵分别对应不同高度的喷淋层，使烟气和吸收剂形成逆流接触。
湿法脱硫中影响液气比的因素主要有吸收塔入口SO?的脱除率、SO2的原始流量、烟气温度、喷淋层的层数等。其中SO2浓度是影响液气比的主要因素，浓度越大，液气比越大，但液气比增加的幅度会逐渐减小。脱硫效率也会影响液气比，要求效率越高，液气比越大。另外，烟气温度也会影响液气比，液气比随着温度的降低而降低。最后，设计者可以通过调整喷淋层的层数来调整液气比，随着喷淋层的层数增加，液气比逐渐减小；随着喷淋层间距增加，液气比减小，但影响很小。一般液气比在8~15之间。
吸收塔本体设计时，要考虑吸收塔的高度和直径。
吸收塔直径计算公式：
x Q
3600xv
式中：》吸收塔直後---吸收塔直径，m；
0工iSi®气it-----况烟气量，m3/h;
v-----烟气流速，3m/s~4.5m/s o
吸收塔高度设计考虑吸收塔中设备运行所需空间设计，一般喷淋层、除雾器上下都各需要2m空间，以保证烟气均匀扩散和液滴的凝聚。
每层喷淋层流量与对应的循环泵相对应.喷淋层的主要材质是FRP高分子复合材料，具有高强耐磨抗酸碱能力，有很强的耐冲击性，渗透率低，管道内壁光洁性好。吸收剂通过喷淋层上的喷嘴喷出，与烟气逆流接触，采用单/双向切线型实心/空心锥喷嘴。喷淋层见图2。
用成语造句
图2喷淋层
除雾器是脱硫塔中的关键部件，其选型及运行状况直接关系到脱硫系统水的消耗量及烟囱出口白烟的形成和石膏雨的形成。除雾器的除雾性能可用除雾效率来表示，除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾器性能的因素很多，主要包括：烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片间距离及除雾器布置形式等。对于脱硫工程，衡量除雾器性能参数主要是除雾后烟气中的雾滴含量。一般要求，通过除雾器后一个冲洗周期内雾滴含量的平均值小于50mg/Nm'。除雾器利用液滴的惯性力进行分离，在一定的气流流速下，粒径大的液滴惯性力大，易于分离，当液滴粒径小到一定程度时，除雾器对液滴失去了分离能力。除雾器临界粒径一般为15jim~30jjLm。在一定烟气流速范围内，除雾器对液滴的分离能力随烟气流速增大而提高，但当烟气流速超过一定流速后，除雾能力下降.这一临界烟气流速称为除雾器临界烟气流速。临界点的出现，是由于产生了雾沫的二次夹带，分离下来的雾沫，再次被气流带走。因此，为达到一定的除雾效果，必须将流速控制在合理范围：最高流速不能超过烟气临界流速，最低流速要确保能达到所要求的最低除雾效率。
吸收塔常用的除雾器有平板式除雾器、屋脊式除雾器、管式除雾器和组合式除雾器。
平板式除雾器见图3，屋脊式除雾器见图4，管式除雾器见图5，组合式除雾器一般是一级管式加两级屋脊式除雾器或一级管式加三级屋脊式除雾器，组合式除雾器见图6。
图3平板式除雾器图4屋脊式除雾器
图5管式除雾器图6组合式除雾器
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I 环境工程Environmental Engineering
吸收塔浆液排出泵是将吸收塔浆液循环池内的浆液送至石膏脱水系统或事故浆液箱中。排出泵具有将循环池内浆液在ioh内排空的能力。当吸收塔内固体悬浮物密度大于1120kg/m3时，可以开启浆液排出泵，将吸收塔内浆液输送至石膏脱水系统。
另外，吸收塔塔壁上设置4台搅拌器防止浆液沉槽，
4氧化空气供应系统
湿法脱硫系统采用罗茨风机作为氧化风机向吸收塔循环浆液池中鼓空气，将浆液中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙。氧化风机出库母管分3根或4根支管垂直向下进入吸收塔循环浆液池，一般支管位于搅拌器侧前方，通过搅拌作用让空气中的氧气和浆液充分接触。
理论需氧量：
O=0标烟T xCso,X q%0.5
-1000000x100^64
实际需要空气量：
腊八节祝福语0空弋=（Oo,X（1-誥）/（0.21x0.3））x2.5x需
式中：00,—
—理论需氧量，kmol/h;
0空y---实际需要空气量，m'/min。
5工艺水系统
工艺水系统给脱硫系统供水，主要向以下设备供水：（1）浆液制备罐，将窑灰加水配置成一定比例的浆液；（2）各个浆液泵的冷却水和管道冲洗水；（3）皮带机滤布冲洗水；（4）除雾器冲洗水等。工艺水系统设置一个水箱、两台工艺水泵（一用一备）和两台除雾器冲洗水泵（—用一备）O
6石膏脱水和储存系统
随着浆液中CaCO3与烟气中SO?反应的进行，同时，浆液中的CaSO，浓度逐渐升高。在氧化风的氧化下，浆液中的CaS（\浓度逐渐升高。当达到饱和浓度时，浆液中出现石膏的小分子团，称为晶束，聚集将形成晶种。与此同时，也会有石膏分子溶入浆液，形成动态平衡。随着脱硫反应的进行，浆液中CaSC>4出现饱和，动态平衡被打破，晶种逐渐长大称为晶体，新形成的石膏将在现有晶体上长大。
石膏浆液通过吸收塔石膏浆液排出泵输送至石膏旋流器进行浓缩和石膏晶体分级。石膏旋流器的底流（含有约50%的固体，主要为较粗晶粒）依重力流至石膏浆液分配箱，再分配流入真空皮带脱水机进行脱水，皮带上的石膏层厚度通过调节皮带速度来实现，以达到最佳的脱水效果。石膏旋流器的溢流液自流送到废水旋流器进行浓缩分离。
小时脱硫量：
M=。标畑弋x Cso,x
S01_1000000x100
式中：M SOi---小时脱硫量，kg/h;
产物CaS（\产量：
McaS0,=Mso,X
64
式中：2caso.—
—
产物CaSO4产量，kg/h;
产物中的粉尘含量：
M粉尘=Q标烦弋（C坐］-C尘2）/100000。
式中：M檢尘——产物中的粉尘含量，kg/h；
C尘1-----原烟气粉尘含量，mg/Nm1;
C尘2-----粉尘排放浓度，mg/Nm'。
未反应的CaO：
加CaO=M窑板x
式中：巾60------未反应的CaO,kg/h0
窑灰带入的杂质：推荐一个好的地方作文四年级
M沪M磁（1-"）
式中：M朶——窑灰带入的杂质，kg/h o
根据选取的石膏旋流器和石膏脱水机性能不同，脱硫产物含水率略有不同，一般含水率为15%。
含水脱硫产物总量（含水15%）；
0石*=（McaS0,+M桥尘+Z«Cao+M条）/（1-15%）
式中：Qst——含水脱硫产物总量（含水15%）,kg/ho 石膏脱水系统生成的石膏可堆放在石膏库中，也可储存在隔离的石膏仓中。
7废水系统
石膏旋流器溢流大约含3%的固含量，可先经过废水旋流器后，废水旋流器的溢流进入滤液坑，此部分废水可以外排至废水处理站，也可以送回吸收塔或浆液制备罐；废水旋流器的底流进入集水坑，此部分废水可在脱硫系统中循环使用。石膏脱水机产生的滤布冲洗水固含量约3%。，可直接进入滤液坑。通过控制废水的排放量达到控制排出细小的杂质颗粒从而保证石膏的品质，同时达到控制脱硫系统中氯离子、氟离子的浓度以保证脱硫系统安全、稳定运行的目的。
矿渣微粉生产线除尘器超低排放改造
谢捷
(合肥中亚环保科技有限公司，合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥230051)
摘要：矿渣单独粉磨已被不少水泥厂和粉磨站采用，矿渣粉磨系统废气中含有一定的水气，且矿渣微粉的粘性大、粉尘剥离性差，对它进行净化处理也比一般废气难度更大。该除尘器采用高效离线脉冲喷吹清灰技术，确保每条滤袋清灰彻底，设备阻力低，且离线清灰方式使得系统阻力稳定，在一定程度上缓解了矿渣粉磨系统高阻力的矛盾，实现了除尘器高效低阻、稳定运行，在相当长的时间内能满足不断提高的环保新标准的要求，实现矿粉生产线的超低排放。
关键词：离线脉冲喷吹清灰技术；高效低阻；超低排放
中图分类号：T0172.9；TQ172.688.3文献标识码：B文章编号：1671-8321(2019)10-0081-02
1概述
某建材有限公司60万t/年矿渣微粉生产线，现有袋式除尘器采用高压长袋脉冲清灰形式，设计处理风量216OOOm'/h，过滤面积3724m2，过滤风速0.967m/min o 存在以下问题：
(1)设备运行阻力较高，在18OOPa~2OOOPa之间。
(2)设备滤袋使用寿命较短。
(3)随着环保要求越来越高，不能长期稳定地满足排放浓度=£lOmg/Nm'c
2问题分析
通过对现场的实际考察，以及对系统设备参数的分析，我们发现设备存在的根本问题在于选型偏小，过滤面积不够。根据在矿渣生产线多年的使用经验，建议将设备的过滤风速设计在0.8m/min左右，不但能够保证排放浓度长期稳定在10mg/Nm3以内，还能够降低袋式除尘器的运行阻力。
针对当前矿渣微粉除尘器存在的问题，究其原因主要有以下几点：
(1)矿渣微粉粉尘颗粒细，吸附性强，清灰有一定难度。
(2)含湿量高(入机水分10%~15%，成品水分1%~1.5%)，要求滤袋具有很好的抗水解、防结露性能。
(3)处理废气量大，原设备漏风情况严重。
(4)含尘浓度高(一般在350g/Nm3~600g/Nm3)，要求设备具有高效可靠的预除尘设计和清灰系统。
针对上述特点，我公司专门研制了KDMC矿渣微粉专用袋式除尘器。
8结束语
通过以上设计，合理并优化引入湿法脱硫技术至水泥行业，采用窑灰作为吸收剂，有效地节约了脱硫系统运行成本。水泥行业采用湿法脱硫工艺进行脱硫，脱硫效率可达95%以上，可以满足特别排放限值至lOOmg/Nn/，甚至可以满足35mg/Nm3的超净排放限值。参考文献：
［1］薛建明，王小明等.湿法烟气脱硫设计及设备选型手册［M J.2011.［2］凌有机，黄金星.石灰石-石膏湿法脱硫中液气比、pH值、气液接触时间对脱硫效率的影响［J］.当代化工研究.2017(5)：18-19.
［3］崔向丽，邓徐帧等.湿法烟气脱硫液气比的影响因素及参数确定［J］.电力科技与环保.2010.!».

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