山东能源重装集团宇洁环保工程有限公司
摘要：随着环境标准提高，石灰石-石膏法、喷雾干燥法、循环流化床烟气脱硫法等必定会广泛应用于煤炭锅炉烟气脱硫中，随着科技进步会有很多其它脱硫工艺应用于工业实践。石灰石—石膏法脱硫方法经济合理，经全面技术经济比较后优选确定。
关键词：脱硫，烟尘，石膏浆液密度，石膏
1.项目概况
内蒙古鄂托克前旗某矿业有限公司现有锅炉房中内设2台SZL20-1.25-AII型蒸汽锅炉，锅炉烟气设置水浴加碱脱硫除尘设施，原设计执行的是《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001），锅炉烟气中固体颗粒物、SO2的浓度已不能满足现行的《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的要求，通过烟气治理改造后锅炉大气污染物达到环保新排放标准要求。
根据大多数锅炉使用企业的现场情况，为保证锅炉废气达标排放，我公司拟采用一级旋流板吸收塔石灰-石膏法脱硫的二级除尘脱硫工艺。对于2台20吨锅炉，现设计两套LCMD-1490除尘器，一套40吨脱硫塔，采用一级袋式除尘器除尘，去除烟尘，保证烟尘排放浓度在50mg/m3以下，使烟气中仅含有二氧化硫和及少量可忽略不计的烟尘，再经过高效的旋流板吸收塔脱硫去除氧化硫，旋流板吸收塔的脱硫效率可达到90%以上，并随板塔级数的增加而增加。
根据国家环保局关于推广湿法脱硫的意见及企业现状，设计采用湿法脱硫工艺。设脱硫塔1座，圆形结构，直径Ф3.5米，高20米。塔体采用耐火阻燃型钢制内衬玻璃鳞片制作。
设计选用廉价石灰CaO作脱硫剂。即石灰经消化后，加水搅拌，制成Ca（OH）2浆液，用水泵送至脱硫塔与烟气接触，吸收烟气中的SO2。设计钙硫比为1：12。
脱硫工艺系统组成：脱硫工艺由主塔、水气分离装置、脱硫风机、石灰投加系统、烟气连续监测系统、循环水系统及管道组成。
2.工作原理
脱硫除尘采用《涡轮导波旋涡微分潜水装置》。它是我国新一代脱硫除尘一体化高新技术设备。其除尘率可达99.8，脱硫率95%～99%。
锅炉含尘烟气由主烟道进入脱硫塔，根据空气动力作用，设计以特定的角度、方向、流速旋转上升，在塔内储液槽的碱性液里，相互交溶、旋涡、碰撞，液体单位表面积迅速扩大，气、液、固三相粒子间的质量和能量相互传递，有害物质粒子被碱液吸附，提高了碱液与烟气中尘粒、SO2间的物理吸收和化学反应强度。
经微分、潜水、漫游，烟气与碱性液充分接触、反复洗涤，烟气中的二氧化硫、尘硝、氮氧化物等被水吸收，随即气液分离。废液在离心力、重力作用下，沉入槽底浓缩，可自动或手动排渣，上清液调整PH值后循环使用。洁净烟气升腾，经涡轮式离心脱水装置高速旋转甩干。
3.化学吸收特性
SO2是中等强度的酸性氧化物，用碱性物质吸收，生成盐类。
SO2在水中具有中等程度溶解度。溶于水后生成H2SO3，可氧化成稳定的H2SO4。
SO2与氧接触时，被氧化成SO3，酸性增强，易与碱性物质中和反应。
3.1中和反应
使用Ca（OH）2脱硫剂化学反应式：
①SO2+H2O→H2O·SO2（水溶液）
②H2O·SO2（水溶液）→H++HSO-3→2H++SO2-3
③CaO+H2O→Ca2++2OH-
烟气中的SO2与碱液反应，生成固态物质后被脱除。
3.2技术特点
装置建成后，脱硫效率可达99%（仅用生石灰作脱硫剂即可达到99%）、除尘效率可达99.8%，不论烟气中灰尘量多大、颗粒多细都可除掉，同时也有很好的脱氮效果。与国内同类技术比较具有如下优点：
①脱硫除尘脱水一体，效率高。由于气液两相接触充分，即使不加任何脱硫剂，其脱硫效率可达到70%，可使二氧化硫排放浓度达到国家排放标准；
②投资省，见效快，轻巧易造；
③耗水量小。锅炉房三废可充分利用，以废治污。省水、省电、省脱硫剂，运行费用低；
④无喷嘴，无堵塞，无须维护，运行安全可靠；
⑤运行阻力小，约800pa，可调节；
⑥脱水效果好，冬季、夏季运行无差别，烟囱出口无白气，无烟。引风机安装不受限制；
⑦适用玻璃钢、高分子塑料、不锈钢或钢板涂防腐材料制造，耐腐蚀，寿命长；
⑧结构紧凑，占地少，操作简便，造型美观；
4.循环水系统
4.1脱硫供水采用循环水，循环水量Q=220m3/h，补水量Qh=2m3/h，对水质无特别要求。循环水池采用石灰池、沉淀池、PH值调整池三池合一，池内分格的构筑形式，钢砼结构。
4.2循环水工艺流程
4.3废物利用
动力车间原有部分冲渣水、灰水，呈碱性，可以废物利用。建议将该部分废水引入新建脱硫系统后，作为脱硫循环水，用来洗涤烟气中的酸性物质，吸收SO2，不仅可节约水资源，还可以废治废。冲渣水、灰水中含有Na+、Mg2+、AL3+等碱性阳离子，具有去垢的特性，循环利用，无排放（只补充小量新鲜水Q=2m3/h），无二次污染。
5.脱硫剂制备
脱硫剂制备系统由石灰粉料仓，熟化制浆池，搅拌机，贮液池等组成。
氧化钙为粉状物质，采用加水搅拌活化，制成水溶液用泵送入脱硫塔储液槽脱硫。石灰的纯度为90%，石灰粉料采用自动供料。
碱液PH值的界定：根据化学原理和传质理论，采用石灰乳作吸收剂吸收SO2。较高的PH值可以提高SO2向液体的扩散速度，有利于化学反应，提高SO2的吸收速率，有利于脱硫效率的提高。
当石灰乳的PH过低时，可使SO2逸出，影响脱硫效果。实践表明，当PH为中性时，脱硫率只能达到40%。当PH＝8~9时，脱硫率可达90%以上。
6.脱硫工艺综述
含尘烟气在脱硫塔储液槽的碱性液里交溶、旋涡、碰撞，气、液、固三相粒子间的质量和能量相互传递，有害物质粒子被碱液吸附，提高了碱液与烟气中尘粒、SO2间的物理吸收和化学反应强度。经微分、潜水、漫游，烟气与碱性液充分接触、反复洗涤，烟气中的二氧化硫、尘硝、氮氧化物等被水吸收。废液在离心力、重力作用下，槽底浓缩，排除。清液调整PH值后循环使用。
通过烟气治理改造后锅炉大气污染物完全达到环保新排放标准要求。
参考文献：
[1]孙凤伟，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术（J），辽宁化工，2010.39：312-314
[2]宁海泽，高效低耗涡轮导波旋涡微分潜水除尘脱硫脱水一体化技术，