某再生资源有限公司 2×4m 回转窑石灰- 石膏法烟气脱硫实例

1 引言

随着环保法规的日益严格，工业烟气脱硫成为大气污染治理的重点领域 [1]。某再生资源有限公司以铅锌冶炼加工为主业，其 2条 4m 回转窑在生产过程中产生大量含 SO₂ 的烟气，单条回转窑烟气设计排放量为 160000m³/h，初始 SO₂ 浓度约 1500mg/m³。为实现《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB31573-2015）中SO₂ 排放限值（≤100mg/m³）[2]，该公司采用石灰- 石膏法脱硫工艺，投资建设配套脱硫系统。

2 脱硫工艺概述

2.1 工艺流程

石灰- 石膏法脱硫系统主要由以下单元组成（见图1）：

烟气预处理：高温烟气经表冷器和布袋处理后降温至 90^∘C 后进入预洗塔，去除 70% 以上粉尘。

吸收塔反应：烟气进入喷淋吸收塔，与石灰石浆液逆流接触，发生如下反应：

吸收：

制浆：

Ca（OH） （4）

Ca（OH） （

最后通过强制氧化风机鼓入空气，亚硫酸钙进一步氧化为石膏（ （caS0₄⋅2H₂O ）。

副产物处理：浆液经隔膜压滤机脱水后，石膏含水率 ⩽10% ，作为建材原料外售。

2.2 高效喷淋塔简介

烟气从脱硫吸收塔的下部径向进入 ， 在塔内上升的过程中与脱硫剂循环液相接触，烟气中 S0₂ 与脱硫剂发生反应，将 S0₂ 除去。脱硫剂循环液在浆液泵的作用下，通过浆液管道和布置在吸收塔上部的喷射装置进入吸收塔，从喷嘴向下雾化喷射，与吸收塔中上升的烟气接触反应，在该过程中形成高效率的气液接触从而促进了烟气中 S0₂ 的去除，反应后浆液落入循环氧化槽内；在加入新石灰粉的条件下 ， 基本上由石灰浆液、副产品和水组成的混合液从吸收塔氧化槽到喷射装置中重复循环.

同时，烟气在塔内上升的过程中，由于脱硫剂细小浆液的捕捉，洗去大部分粉尘细颗粒 ; 烟气在经过除雾器时还能除去部分粉尘细颗粒，进一步提高系统除尘效率（ 可达 50% 的除尘效率）。

脱硫吸收塔可以分三个区， 首先是洗涤吸收区。在这个区域内，主要是 SO2 和 S0₃ 被浆液中的水吸收溶解为 HSO3 和 HSO4 离子，再进一步电离成 SO 2- 和 SO 2- 离子，然后与碱性浆液中的 Ca2+ 离子反应生成硫酸盐和亚硫酸钙。其次是氧化区 ， 这个区的目的是完成脱硫副产物的氧化和结晶。第三是烟气除雾区，在吸收塔的上部，为了效率的除雾装置[3]。 减少烟气中的液滴雾沫 ， 保证烟气含湿量不超过国家标准，安装高

脱硫反应的主要装置有吸收塔、喷射管、喷嘴、浆液泵、除雾器及冲洗等设备。吸收塔的内部件、吸收塔的内壁、浆液泵、搅拌器、开孔都必须进行耐酸防腐处理，浆液管道采用玻璃钢材质，除雾器采用工程塑料 ， 喷嘴采用 SiC 材料，具有非常强的耐酸碱腐蚀性和热冲击性，高温不变形（1380℃）各连接处、内衬件均采用 316L不锈钢或玻璃钢，并做相应的防腐处理。

本技术主要原理是，以氢氧化钙、石灰粉的加入浆液为脱硫剂，在吸收塔内对含有 SO2 的烟气进行喷淋洗涤 ， 使 S0₂ 与浆液中的碱性物质发生化学反应吸收形成中合反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，从而将 S0₂ 除掉 ， 并在循环浆液中鼓入空气，使亚硫酸钙强制氧化成稳定的硫酸钙，结晶成二水合硫酸钙（石膏）副产品。石膏浆液经排石膏泵直接打入隔膜压滤机处理。

烟气中含有的 HC1 和 HF 等其它酸性气体也能在吸收塔中被碱性吸收.

技术特点：

（1）脱硫效率高，系统在 Ca/S 为 时，系统脱硫效率就可以实现95% 以上，脱硫剂利用率可达95％以上。

（2） 投资和运行费用低。

（3）系统阻力小。脱硫反应吸收塔为空塔设计，阻力很小，压损小，风机克服系统阻力所消耗电能也就小。

（4） 系统工艺简单，运行可靠，脱硫装置可长期稳定运行.

（5）整个系统的适应性好，能够适应不同的煤种。对于不同的烟气量、烟气温度以及不同的二氧化硫浓度，可以采用在线监测，根据钙硫比自动控制加浆量，保证好的脱硫效果和济性。

（6）吸收塔内的除雾器为根据烟气特性设计、专门用于脱硫的高效除雾器，采用二级除雾 ， 从而使得烟气经过脱硫后排放时含湿量很低，保证了烟气排放，防止了对后面烟道、烟囱等管道的腐蚀.

（7）吸收塔采用 316L 不锈钢材质，使用的碳化硅嘴为特殊设计的喷嘴，具有很好的雾化效果，可靠耐用。从设计上根本解决了喷嘴的结垢、磨损、堵塞等问题。

2.2 吸收塔设计参数处理效率： ⩾98% 脱硫装置可用率： ⩾99% 处理烟气量：160000m3/h（工况）

处理二氧化硫浓度： ⩽3000mg/m³

液气比：30L/m3

Ca（OH） ₂/S0₂ 摩尔比 ： <1.05 吸收系统阻力： <2000Pa

2.3 主要设备参数

预洗塔：直径4.6m，高度9m，带两层喷淋

吸收塔：直径 4.6m，高度 22.6m，空塔流速 2.67m/s ，材质为不锈钢，气动乳化塔形式。

循环泵：4 台（3 用1 备），单台流量 800m³/h ，扬程 25m 。

氧化风机：风量 3000m³ /h，压力 30kPa 。

3 运行效果分析

3.1 脱硫效率

系统连续运行3 个月监测数据显示：

SO₂ 浓度入口均值为 1452mg/m³ ， 出口均值为 8mg/m³ ，去除率达 99.45%

粉尘浓度入口均值为 80mg/m³ ， 出口均值为 8mg/m³ ，去除率达90%

3.2 经济性

运行成本：目前系统烟气平均 160000m³ /h，二氧化硫平均浓度按 1500mg/m³ 计算（ 平均，消耗的石灰如下：

石灰粉（85%），每小时用量 0.24 吨，年用量为 1728 吨，按石灰500 元/ 吨计算，年成本86.4 万元

以上计算基于 S0₂⩽35mg/m³ 排放、年运 7200 小时的条件下的理论计算值。

（1）年产生石膏量 ≈ 4644 吨

（2）按每吨 30 元计算外售计算，年石膏外售费用 13.932 万

元

（3）年脱硫剂费用 =86.4 万 -13.932 万 =72.468 万元

收益：年产石膏约 4644 吨，销售单价 30 元 /t，年收益13.932 万元。

4 结论

石灰 - 石膏法在回转窑烟气脱硫中表现优异，脱硫效率稳定在99% 以上。副产物石膏品质高，实现了资源化利用，降低了运行成本。建议优化pH 值与氧化风量控制，进一步降低能耗。

参考文献

[1] 郝吉明 ， 王书肖 . 燃煤二氧化硫污染控制技术手册 [M]. 化学工业出版社 ， 2001.

[2] GB31573- 2015， 再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准 [S].

[3] 张强. 石灰石- 石膏湿法烟气脱硫系统运行优化[J]. 环境工程 ， 2018， 36（5）： 78- 82.