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一.概述
本技術(shù)方案根據(jù)業(yè)主的要求，針對(duì)鍋爐、房設(shè)備的特點(diǎn)、治理需要，采用鎂法脫硫工藝。對(duì)于該項(xiàng)目，鎂基濕法工藝成熟、穩(wěn)定，能達(dá)到要求的脫硫率，脫硫效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、不結(jié)垢是其優(yōu)點(diǎn)。并針對(duì)鍋爐房現(xiàn)有４臺(tái)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(jìn)行脫硫除塵的工藝系統(tǒng)，采用氧化鎂作脫硫吸收反應(yīng)劑，以確保 較高的脫硫效率。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資較低，能穩(wěn)定運(yùn)行。其脫硫效率不受負(fù)荷變化影響，吸收反應(yīng)塔系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)發(fā)生積垢、堵塞等問(wèn)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(diǎn)，同時(shí)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(jì)依據(jù)
(1)麻石水膜除塵器脫硫改造技術(shù)特點(diǎn)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(dá)９０％。這樣可在確保除塵脫硫效率、使處理后的煙氣達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)降低改造投資費(fèi)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(fēng)機(jī)難以克服系統(tǒng)運(yùn)行阻力。因此本改造工程將拆除原文丘里管，加裝預(yù)噴淋除塵系統(tǒng)，對(duì)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(jìn)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(rùn)壁面而被捕集。在煙氣進(jìn)口上方適當(dāng)位置增設(shè)三層吸收噴淋系統(tǒng)，其作用是增強(qiáng)氣液傳質(zhì)和使氣體在整個(gè)內(nèi)塔截面積上高速旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)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(diǎn)。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(qiáng)烈更新煙氣與吸收液的傳質(zhì)界面，強(qiáng)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(jìn)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(yīng)性能高于鈣基脫硫，不易產(chǎn)生結(jié)垢問(wèn)題，其價(jià)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(diǎn)鈣基脫硫反應(yīng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鈣基，脫硫效率可達(dá)９０—９８％；脫除等量的ｓＯ 需要ＭｇＯ量?jī)H為石灰石的４０％。且循環(huán)水量小，反應(yīng)塔較低，設(shè)備和系統(tǒng)遠(yuǎn)小于石灰石／石膏法，造價(jià)較低；系統(tǒng)比較簡(jiǎn)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(wú)害，可以排放而不造成二次污染；系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、不積垢，不堵塞；ＭｇＯ脫硫工藝技術(shù)成熟，運(yùn)行費(fèi)用較低。該工藝的缺點(diǎn)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(yīng)性能，工業(yè)實(shí)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(dāng)于達(dá)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(jià)要明顯低于鈣基吸收塔，其循環(huán)液系統(tǒng)亦相應(yīng)簡(jiǎn)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(yùn)輸、儲(chǔ)存系統(tǒng)，熟化系統(tǒng)，脫硫劑供應(yīng)系統(tǒng)也比鈣基大大簡(jiǎn)化，造價(jià)明顯較低。因此，ＭｇＯ脫硫設(shè)備造價(jià)一般可比石灰石／石膏法低約２０—３Ｏ％，其運(yùn)行耗電量也較低。
運(yùn)行穩(wěn)定性高是鎂基脫硫較石灰石濕法脫硫的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。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(xì)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(yùn)行穩(wěn)定性顯著提高，維護(hù)更容易，費(fèi)用較低。鎂基脫硫另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是其副產(chǎn)品，亞硫酸鎂和硫酸鎂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高。如能得到利用，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)利益可以補(bǔ)償相當(dāng)一部分運(yùn)行費(fèi)用。由于我國(guó)的鎂資源豐富，氧化鎂法被作
為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的煙氣脫硫方法，列人”十五”高科技發(fā)展計(jì)劃（８６３計(jì)劃），由清華大學(xué)環(huán)境系開(kāi)發(fā)，內(nèi)容包括脫硫劑，脫硫吸收反應(yīng)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(yīng)用?；谝陨系姆治隹芍?，鎂基法脫硫工藝完全能夠滿足對(duì)脫硫效率高，管理、運(yùn)行穩(wěn)定，初投資和運(yùn)行費(fèi)用低的要求；而且脫硫產(chǎn)物穩(wěn)定無(wú)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(yīng)活性比氫氧化鈣（Ｃａ（ＯＨ） ）強(qiáng)，與二氧化硫（ｓｏ：）反應(yīng)強(qiáng)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(yīng)用已有數(shù)十年。其反應(yīng)原理
如下：
吸收過(guò)程的主要反應(yīng)：
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(guò)程的主要副反應(yīng)為氧化反應(yīng)：
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(jiǎn)介
整套脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下幾部分：脫硫劑制備系統(tǒng)、煙道預(yù)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(yù)噴淋除塵系統(tǒng)對(duì)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(guò)預(yù)除塵的煙氣送人多級(jí)噴淋吸收塔脫除煙氣中的灰塵和ＳＯ：后進(jìn)入除霧器進(jìn)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(yīng)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(jì)采用Ｍｇｏ粉作為制備脫硫劑的原料，整個(gè)系統(tǒng)有ＭｇＯ料倉(cāng)、Ｍｇｏ熟化罐、攪拌機(jī)及水泵組成。袋裝Ｍｇｏ原料送入料倉(cāng)，定時(shí)定量向Ｍｇｏ熟化罐中加料，在罐內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)對(duì)漿液進(jìn)行攪拌、熟化過(guò)程。為強(qiáng)化硝化反應(yīng)，必要時(shí)加入熱水，提高反應(yīng)溫度。經(jīng)熟化后的漿液通過(guò)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(guò)吸收塔中反應(yīng)液的ＰＨ值進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
②預(yù)噴淋除塵系統(tǒng)鍋爐煙氣進(jìn)入預(yù)噴淋除塵系統(tǒng)，經(jīng)噴淋水洗滌和多級(jí)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(jìn)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(zhǎng)煙氣與脫硫劑的反應(yīng)時(shí)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(jí)旋流板噴淋吸收裝置。煙氣切向進(jìn)入吸收塔，煙氣中的顆粒物借助于氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力沖擊濕潤(rùn)壁面而被捕集。煙氣自上而下螺旋狀流動(dòng)，循環(huán)漿液自上而下噴射。上升中的煙氣在多級(jí)旋流板作用下強(qiáng)制高速旋轉(zhuǎn)，特殊設(shè)計(jì)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(yīng)，循環(huán)漿液與鍋爐煙氣碰撞相互剪切，強(qiáng)化氣液固三相接觸，對(duì)鍋爐煙氣中灰塵和ＳＯ 等污染物的進(jìn)一步去除。未完全反應(yīng)的脫硫劑經(jīng)再循環(huán)被多次利用，使整個(gè)反應(yīng)的當(dāng)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(xì)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(jí)反應(yīng)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(guò)曝氣鼓風(fēng)機(jī)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(xué)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(guò)重度計(jì)和ＰＨ計(jì)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(guó)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)體系中，ＧＢ８９７８—１９９６（（污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)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(duì)污水處理難度及現(xiàn)有工藝不會(huì)產(chǎn)生任何影響，不會(huì)對(duì)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(huì)造成堆積和二次污染。
⑤控制系統(tǒng)對(duì)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(biāo)是除塵液的ＰＨ值。脫硫除塵液的ＰＨ值控制在設(shè)計(jì)時(shí)確定，在運(yùn)行中分別調(diào)節(jié)脫硫劑補(bǔ)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(yùn)行人員可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)控制整個(gè)除塵脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行操作。控制柜可設(shè)置在鍋爐控制室內(nèi)，集中控制，也可單獨(dú)設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)工作室。操作人員可以在控制室內(nèi)對(duì)整個(gè)脫硫除塵系統(tǒng)實(shí)施操作和監(jiān)控，根據(jù)工藝流程的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的目標(biāo)控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)設(shè)備要求能就近進(jìn)行手動(dòng)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(biāo)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(guó)內(nèi)采購(gòu)，對(duì)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(jìn)口元器件。非標(biāo)設(shè)備主要包括預(yù)除塵系統(tǒng)、多級(jí)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。
