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一.概述
本技術(shù)方案根據(jù)業(yè)主的要求，針對鍋爐、房設(shè)備的特點、治理需要，采用鎂法脫硫工藝。對于該項目，鎂基濕法工藝成熟、穩(wěn)定，能達到要求的脫硫率，脫硫效率高、運行費用低、不結(jié)垢是其優(yōu)點。并針對鍋爐房現(xiàn)有４臺３５ｔ／ｈ鍋爐布局，采用將原麻石水膜除塵塔改 造成旋流板噴淋吸收塔進行脫硫除塵的工藝系統(tǒng)，采用氧化鎂作脫硫吸收反應劑，以確保 較高的脫硫效率。該系統(tǒng)簡單，投資較低，能穩(wěn)定運行。其脫硫效率不受負荷變化影響，吸收反應塔系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生積垢、堵塞等問題，所產(chǎn)生的副產(chǎn)物為亞硫酸鎂和硫酸鎂漿液，經(jīng)處理后可以直接排放。本方案著重介紹了氧化鎂濕法脫硫工藝的特點，同時根據(jù)該廠煙氣治理要求和煙氣的基本數(shù)據(jù)，作出了脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程
二.脫硫方案的設(shè)計依據(jù)
(1)麻石水膜除塵器脫硫改造技術(shù)特點改造工程采用麻石水膜除塵器主副塔改造治理技術(shù)。改造的基本內(nèi)容是保持現(xiàn)有水膜除塵器外筒不變，在水膜除塵器主塔增設(shè)旋流板氣水分布系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)和除霧系統(tǒng)，改造現(xiàn)有文丘里部分，增添加藥系統(tǒng)和完善脫硫除塵循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)。改造后系統(tǒng)阻力增加１０００ｐａ左右，脫硫效率可達９０％。這樣可在確保除塵脫硫效率、使處理后的煙氣達標排放的同時降低改造投資費用。
(2)麻石水膜除塵器脫硫改造技術(shù)原理由于原麻石水膜其人口文丘里管阻力很大，若不拆除文丘里管，則原引風機難以克服系統(tǒng)運行阻力。因此本改造工程將拆除原文丘里管，加裝預噴淋除塵系統(tǒng)，對煙氣初步降溫除塵，產(chǎn)生的灰水排人原灰水系統(tǒng)，減少后期脫硫除塵系統(tǒng)的壓力，提高脫硫劑的利用率。煙氣切向進入水膜塔，煙氣中的顆粒物借助于氣流旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力沖擊濕潤壁面而被捕集。在煙氣進口上方適當位置增設(shè)三層吸收噴淋系統(tǒng)，其作用是增強氣液傳質(zhì)和使氣體在整個內(nèi)塔截面積上高速旋轉(zhuǎn)，強化氣液接觸和固體顆粒物的分離。旋流板是一種的傳質(zhì)設(shè)備，具有傳質(zhì)效率高、壓降低、不易堵塞、脫硫除塵效率高等優(yōu)點。煙氣受塔內(nèi)噴淋液沖擊、洗滌，煙塵凝結(jié)并沉降，氣態(tài)污染物與吸收液充分接觸傳質(zhì)，不斷強烈更新煙氣與吸收液的傳質(zhì)界面，強化脫硫與除塵效率，煙氣中的ＳＯ 被洗滌液大量吸收，塵粒也被水霧粘附而除去。吸收塔煙氣出口設(shè)置脫水除霧裝置，使進人煙道的煙氣不帶水。
(3)鎂法濕式脫硫工藝該脫硫工藝使用（ＭｇＯ）為吸收劑原料。由于鎂基脫硫反應性能高于鈣基脫硫，不易產(chǎn)生結(jié)垢問題，其價格大大低于鈣基吸收劑，而且脫硫產(chǎn)物可以排放而不造成二次污染。
1.鈣基脫硫工藝技術(shù)特點鈣基脫硫反應度遠遠高于鈣基，脫硫效率可達９０—９８％；脫除等量的ｓＯ 需要ＭｇＯ量僅為石灰石的４０％。且循環(huán)水量小，反應塔較低，設(shè)備和系統(tǒng)遠小于石灰石／石膏法，造價較低；系統(tǒng)比較簡單，占地少；適用于大、中、小各類鍋爐，煙氣處理范圍大；適用于高、中、低各類含硫燃料；脫硫產(chǎn)物穩(wěn)定無害，可以排放而不造成二次污染；系統(tǒng)簡單、運行穩(wěn)定、不積垢，不堵塞；ＭｇＯ脫硫工藝技術(shù)成熟，運行費用較低。該工藝的缺點是：ＭｇＯ的資源有限，不如石灰石普遍。由于氫氧化鎂很好的脫硫反應性能，工業(yè)實踐證明，采用鎂基脫硫所要求的噴淋水量可以減少到僅相當于達到同樣脫硫效率的鈣基脫硫的１／３以下，其噴淋吸收塔的高度
只有鈣基的大約２／３。因此，鎂基脫硫的主體設(shè)備的造價要明顯低于鈣基吸收塔，其循環(huán)液系統(tǒng)亦相應簡化，耗電量大為降低。由于ＭｇＯ的分子量（４Ｏ）是ＣａＯ（５６）的７１％，是石灰石（１００）的４０％。因此，去除等量的二氧化硫所需氧化鎂要比鈣基少很多，其運輸、儲存系統(tǒng)，熟化系統(tǒng)，脫硫劑供應系統(tǒng)也比鈣基大大簡化，造價明顯較低。因此，ＭｇＯ脫硫設(shè)備造價一般可比石灰石／石膏法低約２０—３Ｏ％，其運行耗電量也較低。
運行穩(wěn)定性高是鎂基脫硫較石灰石濕法脫硫的一個重要優(yōu)點。由于鎂基脫硫副產(chǎn)品的溶解度較高，其固體懸浮物是松散的極細粉末，不易沉積，因此鈣基濕法脫硫系統(tǒng)中普遍存在的積垢、結(jié)塊、磨損、堵塞等難題在鎂基系統(tǒng)中顯著減輕，運行穩(wěn)定性顯著提高，維護更容易，費用較低。鎂基脫硫另一個重要優(yōu)點是其副產(chǎn)品，亞硫酸鎂和硫酸鎂的經(jīng)濟價值很高。如能得到利用，產(chǎn)生的經(jīng)濟利益可以補償相當一部分運行費用。由于我國的鎂資源豐富，氧化鎂法被作
為我國重點發(fā)展的煙氣脫硫方法，列人”十五”高科技發(fā)展計劃（８６３計劃），由清華大學環(huán)境系開發(fā)，內(nèi)容包括脫硫劑，脫硫吸收反應系統(tǒng)，副產(chǎn)品處理方式等已較為成熟，目前已在７５ｔ／ｈ規(guī)模鍋爐得到應用?；谝陨系姆治隹芍?，鎂基法脫硫工藝完全能夠滿足對脫硫效率高，管理、運行穩(wěn)定，初投資和運行費用低的要求；而且脫硫產(chǎn)物穩(wěn)定無害，可以排放。
2.鎂基濕法脫硫原理
本方案采用鎂基濕法脫硫工藝。脫硫劑以輕燒鎂（Ｍｇｏ）為原料，經(jīng)熟化生成的氫氧化鎂（Ｍｇ（ＯＨ） ）漿液，由于其反應活性比氫氧化鈣（Ｃａ（ＯＨ） ）強，與二氧化硫（ｓｏ：）反應強度要比氫氧化鈣高十至二十倍，是性能極好的脫硫劑。鎂基脫硫與鈣基、鈉基一樣在工業(yè)上得到成功應用已有數(shù)十年。其反應原理
如下：
吸收過程的主要反應：
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＝Ｍｇ（ＯＨ）２（漿液）
Ｍｇ（ＯＨ）２＋ＳＯ２＋５Ｈ２Ｏ＝ＭｇＳＯ３．６Ｈ２０
ＭｇＳＯ３．６Ｈ２０＋ＳＯ２＝Ｍｇ（ＨＳＯ３）２＋５Ｈ２０
Ｍｇ（ＨＳＯ３）２＋Ｍｇ（ＯＨ）２＋１０Ｈ２０＝２ＭｇＳＯ３．６Ｈ２０
吸收過程的主要副反應為氧化反應：
Ｍｇ（ＨＳＯ３）２＋１／２０２＋６Ｈ２０＝ＭｇＳＯ４．７Ｈ２０＋ＳＯ２
ＭｇＳ０３＋１／２０２＋７Ｈ２０＝ＭｇＳＯ４．７Ｈ２０
Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｓ０￣１／２０２＋６Ｈ２０＝ＭｇＳ０４．７Ｈ２０
副產(chǎn)物為含有一定ＭｇＳＯ，懸浮物和ＭｇＯ 混合物的水溶液。
3.工藝流程簡介
整套脫硫系統(tǒng)設(shè)計包括以下幾部分：脫硫劑制備系統(tǒng)、煙道預噴淋除塵系統(tǒng)、麻石塔脫硫除塵系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)。其工藝流程為：鍋爐煙氣首入預噴淋除塵系統(tǒng)對煙氣初步降溫除塵，產(chǎn)生的灰水排人原灰水系統(tǒng)，減少后期脫硫除塵系統(tǒng)的壓力，提高脫硫劑的利用率。經(jīng)過預除塵的煙氣送人多級噴淋吸收塔脫除煙氣中的灰塵和ＳＯ：后進入除霧器進行水氣分離，凈化后的煙氣引入煙囪排放。含有ＭｇＳＯ，懸浮物和ＭｇＳＯ混合物的水溶液送人曝氣池曝氣處理，使微溶于水的ＭｇＳＯ，生成溶于水的ＭｇＳＯ ，反應完全的副產(chǎn)物經(jīng)沉淀池沉淀分離，澄清液排人廢水系統(tǒng)，固渣由人工定期清理。
工藝流程方框圖如下：
①脫硫劑制備系統(tǒng)本設(shè)計采用Ｍｇｏ粉作為制備脫硫劑的原料，整個系統(tǒng)有ＭｇＯ料倉、Ｍｇｏ熟化罐、攪拌機及水泵組成。袋裝Ｍｇｏ原料送入料倉，定時定量向Ｍｇｏ熟化罐中加料，在罐內(nèi)設(shè)有攪拌機對漿液進行攪拌、熟化過程。為強化硝化反應，必要時加入熱水，提高反應溫度。經(jīng)熟化后的漿液通過脫硫劑供給泵及調(diào)節(jié)閥定量送人吸收塔，裝液的供給量是通過吸收塔中反應液的ＰＨ值進行調(diào)節(jié)的。
②預噴淋除塵系統(tǒng)鍋爐煙氣進入預噴淋除塵系統(tǒng)，經(jīng)噴淋水洗滌和多級折流板作用，使煙氣中的較大顆粒大部分去除，產(chǎn)生的灰水排入原灰水系統(tǒng)，減少后期脫硫除塵系統(tǒng)的壓力，提高脫硫劑的利用率。洗滌水循環(huán)使用，少量蒸發(fā)，提高水的利用率。
③脫硫除塵系統(tǒng)由于進入脫硫系統(tǒng)的煙氣仍含有粉塵，脫硫劑也含有雜質(zhì)，為延長煙氣與脫硫劑的反應時間和脫除微塵顆粒，提高脫硫除塵效率，防止結(jié)垢，本方案采用多級旋流板噴淋吸收裝置。煙氣切向進入吸收塔，煙氣中的顆粒物借助于氣流旋轉(zhuǎn)運動所產(chǎn)生的離心力沖擊濕潤壁面而被捕集。煙氣自上而下螺旋狀流動，循環(huán)漿液自上而下噴射。上升中的煙氣在多級旋流板作用下強制高速旋轉(zhuǎn)，特殊設(shè)計的噴嘴組確保循環(huán)漿液在煙氣流中充分霧化以及均勻分布和充分反應，循環(huán)漿液與鍋爐煙氣碰撞相互剪切，強化氣液固三相接觸，對鍋爐煙氣中灰塵和ＳＯ 等污染物的進一步去除。未完全反應的脫硫劑經(jīng)再循環(huán)被多次利用，使整個反應的當量比接近于１。吸收塔煙氣出口設(shè)置脫水除霧裝置去除所帶的細小液滴。
④脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)脫硫后的副產(chǎn)物為含有一定ＭｇＳＯ 懸浮物和ＭｇＳ０ 混合物的水溶液。初級反應生成物中，以亞硫酸鎂為主。約占６０—８０％，亞硫酸鎂微溶于水，常溫下，在水中溶解度約０．８ｇ／１００ｇＨ２０，而且不如硫酸鎂穩(wěn)定。因此，在脫硫塔外部設(shè)循環(huán)漿液氧化區(qū)，通過曝氣鼓風機將空氣鼓人，可很容易使產(chǎn)物中的亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂。硫酸鎂是一種穩(wěn)定的化學物質(zhì)，有很高的可溶性，其溶解度約為亞硫酸鎂的１００倍。首先，漿液通過重度計和ＰＨ計控制在一定濃度范圍內(nèi)，ＰＨ值控制６—９，漿液排放量約為３ｔ／ｈ，由排液泵排入沉淀池中沉淀，渣后外排人廠區(qū)管網(wǎng)。我國的污水排放標準體系中，ＧＢ８９７８—１９９６（（污水排放標準》中對ＭｓＳ０ 、ＭｇＳＯ，、硫酸根離子、亞硫酸根離子、鎂離子排放濃度和排放總量未有規(guī)定。因此排人灰水系統(tǒng)只是增加約３ｔ／ｈ的排放量，而對污水處理難度及現(xiàn)有工藝不會產(chǎn)生任何影響，不會對環(huán)境造成污染，其排放是的。本煙氣脫硫裝置滿足治理ＳＯ 污染的目的，產(chǎn)生廢液和廢渣都得到妥善處理，不會造成堆積和二次污染。
⑤控制系統(tǒng)對于濕法脫硫除塵系統(tǒng)，重要是控制脫硫除塵效率?？刂瞥隹冢樱蠞舛鹊年P(guān)鍵監(jiān)控指標是除塵液的ＰＨ值。脫硫除塵液的ＰＨ值控制在設(shè)計時確定，在運行中分別調(diào)節(jié)脫硫劑補給量和排出液量，從而控制了脫硫效率和副產(chǎn)物的排放。所有監(jiān)控和調(diào)節(jié)以及主要監(jiān)控系數(shù)，如人口煙氣溫度出口煙溫等則送到鍋爐主控制室監(jiān)視。本方案采用數(shù)字顯示監(jiān)控系統(tǒng)，運行人員可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)來控制整個除塵脫硫系統(tǒng)的運行操作?？刂乒窨稍O(shè)置在鍋爐控制室內(nèi)，集中控制，也可單獨設(shè)置于現(xiàn)場工作室。操作人員可以在控制室內(nèi)對整個脫硫除塵系統(tǒng)實施操作和監(jiān)控，根據(jù)工藝流程的設(shè)計要求，實現(xiàn)各參數(shù)的目標控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，達到規(guī)定的性能指標。同時，對設(shè)備要求能就近進行手動操作。４煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)備及投資估算煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)備包括通用設(shè)備（或部件）和非標設(shè)備兩大類。通用設(shè)備包括各類泵、閥門、監(jiān)控儀表等，大多數(shù)通用設(shè)備可以在國內(nèi)采購，對部分質(zhì)量難以滿足要求控制儀表等和部件（如噴嘴等）則選用進口元器件。非標設(shè)備主要包括預除塵系統(tǒng)、多級旋流噴淋吸收系統(tǒng)、曝氣池、漿液罐、控制柜等。土建部分包括：脫硫劑制備間２４ｍ ，泵房及電氣控制２Ｃ，ｍｚ，循環(huán)水池可利用原有渣池改建。
