鍋爐煙氣鎂法脫硫工程實施與研究
1.前言
酸雨是當今世界三大環(huán)境問題之一。由于燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中SO2是形成酸雨的主要原因，世界各國都把煙氣脫硫作為控制SO2污染、防治酸雨危害的主要技術(shù)手段。隨著工業(yè)持續(xù)快速地發(fā)展，我國因SO2排放造成的環(huán)境污染問題日益突出，西南、華南等地出現(xiàn)大面積的酸雨，已成為繼北美、歐洲之后的世界第三大酸雨區(qū)。為控制以SO2排放為主造成的酸雨污染的惡化趨勢，我國新的大氣污染防治法已頒布，二氧化硫排放收費制全面推行，研究、開發(fā)、推廣應用各種脫硫技術(shù)已勢在必行。
火電廠煙氣脫硫方法多種多樣，其中濕法煙氣脫硫技術(shù)具有較高的脫硫效率，國際上已在火電廠中得到普遍應用。煙氣脫硫技術(shù)按吸收劑的不同分為鈣法脫硫、鎂法脫硫和氨法脫硫等；已在實踐中成熟可靠的濕法煙氣脫硫技術(shù)主要包括濕式石灰石/石膏法、濕式鎂法等。這些方法各有特色，均可獲得90%以上的脫硫效率
2.項目介紹
山東濱化熱力有限責任公司位于山東省濱州市東郊，隸屬于山東濱化集團，其2×240t/h鍋爐煙氣脫硫工程由六合天融（北京）環(huán)保科技有限公司和韓國SeoulSharp脫硫公司聯(lián)合總承包，合同范圍為引風機出口至煙囪入口脫硫界區(qū)內(nèi)的所有設(shè)計、施工、安裝、調(diào)試及性能驗收。
該工程是目前中國最大的鎂法煙氣脫硫項目，于2004年簽訂合同，采用先進的濕式鎂法脫硫技術(shù)，兩爐一塔設(shè)計，應用基含硫量2.2%，來源為新泰韓莊煤礦及河北、山西等煤礦。年總耗煤量約為59.2～64萬噸，滿負荷煙氣量約為600000Nm3/h。目前該工程已經(jīng)與2005年順利通過驗收，投產(chǎn)運行。
3.鎂法脫硫工藝流程
整個煙氣脫硫系統(tǒng)主要分為六個子系統(tǒng)：吸收劑制備系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，SO2吸收系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)，電氣儀表控制系統(tǒng)，副產(chǎn)品回收系統(tǒng)。具體工藝流程如圖1所示。
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3.1氫氧化鎂漿液制備系統(tǒng)
將氧化鎂粉末運到氧化鎂倉庫儲藏，使用時投入到稀釋罐，稀釋后的漿液泵到熟成罐進行熟化，同時用工藝水將其調(diào)整為一定濃度后輸送到設(shè)置有攪拌裝置的漿液儲藏罐。根據(jù)煙氣中二氧化硫濃度變化、脫硫指標及氧化池和集水池的pH變化，自動調(diào)節(jié)吸收劑注入量，通過漿液輸送泵輸送到集水池和氧化池。
3.2煙氣系統(tǒng)
從引風機后端引入的煙氣，在脫硫設(shè)備的文丘里塔中進行預處理后進入吸收塔。脫硫設(shè)備入口煙道設(shè)置兩個雙百葉擋板門，有效適應各個鍋爐的啟動。從脫硫設(shè)備排出的煙氣通過煙囪排放。在引風機出口煙道上設(shè)置旁路雙百葉擋板門，當鍋爐啟動和煙氣脫硫裝置發(fā)生故障，脫硫設(shè)備停運時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放。
3.3SO2吸收系統(tǒng)
高溫煙氣向下流入到文丘里塔進行降溫、除塵等預處理，與同方向噴淋的水在小面積內(nèi)氣/液充分接觸反應。煙氣再進入吸收塔，與噴淋出的漿液充分反應，吸收煙氣中的二氧化硫，脫硫廢水進入集水池。氧化風機向集水池強制送風，在進行氧化的同時，使吸收劑充分混合，防止固體物質(zhì)沉積。循環(huán)泵將集水池中的脫硫漿液打入吸收塔進行噴淋，脫硫漿液回流入集水池。電除霧器進一步去除剩余的水分、二氧化硫、微細粉塵、少量HCl和HF、SO3等其它有害物質(zhì)。
3.4工藝水系統(tǒng)
工藝水的用途：
·蒸發(fā)用水；
·吸收劑制備用水；
·設(shè)備及管路沖洗水；
·其他補充用水。
3.5電氣儀表控制系統(tǒng)
脫硫控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，并上傳至電廠中控室。整個系統(tǒng)實現(xiàn)完全自動控制。
3.6副產(chǎn)品回收系統(tǒng)
我公司設(shè)計了兩種脫硫副產(chǎn)品回收利用工藝，第一種是七水硫酸鎂（MgSO4·7H2O）肥料生產(chǎn)工藝，另一種是氧化鎂回用生產(chǎn)工藝。
七水硫酸鎂生產(chǎn)工藝是脫硫污水經(jīng)脫雜設(shè)備去除雜質(zhì)之后，硫酸鎂溶液經(jīng)濃縮設(shè)備結(jié)晶出七水硫酸鎂。從脫雜設(shè)備產(chǎn)出的硫酸鎂（MgSO4）溶液透明，無粘性，溫度為35~40℃，雜質(zhì)含量為30mg/L以下。此溶液輸送到濃縮設(shè)備，脫水生成MgSO4·7H2O晶體。回收的七水硫酸鎂經(jīng)干燥后包裝儲存。脫除的水輸送到脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用。
氧化鎂回用生產(chǎn)工藝是脫硫漿液經(jīng)離心脫水、干燥設(shè)備提取出亞硫酸鎂（MgSO3），經(jīng)過處理后再經(jīng)煅燒制得氧化鎂（MgO）和二氧化硫（SO2），氧化鎂回用到脫硫系統(tǒng)中，二氧化硫氣體經(jīng)過富集制取硫酸。
4、氫氧化鎂漿液制備系統(tǒng)
將氧化鎂粉末運到氧化鎂倉庫儲藏，使用時投入到稀釋罐，稀釋后的漿液泵到熟成罐進行熟化，同時用工藝水將其調(diào)整為一定濃度后輸送到設(shè)置有攪拌裝置的漿液儲藏罐。根據(jù)煙氣中二氧化硫濃度變化、脫硫指標及氧化池和集水池的pH變化，自動調(diào)節(jié)吸收劑注入量，通過漿液輸送泵輸送到集水池和氧化池。
4.1煙氣系統(tǒng)
從引風機后端引入的煙氣，在脫硫設(shè)備的文丘里塔中進行預處理后進入吸收塔。脫硫設(shè)備入口煙道設(shè)置兩個雙百葉擋板門，有效適應各個鍋爐的啟動。從脫硫設(shè)備排出的煙氣通過煙囪排放。在引風機出口煙道上設(shè)置旁路雙百葉擋板門，當鍋爐啟動和煙氣脫硫裝置發(fā)生故障，脫硫設(shè)備停運時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放。
4.2SO2吸收系統(tǒng)
高溫煙氣向下流入到文丘里塔進行降溫、除塵等預處理，與同方向噴淋的水在小面積內(nèi)氣/液充分接觸反應。煙氣再進入吸收塔，與噴淋出的漿液充分反應，吸收煙氣中的二氧化硫，脫硫廢水進入集水池。氧化風機向集水池強制送風，在進行氧化的同時，使吸收劑充分混合，防止固體物質(zhì)沉積。循環(huán)泵將集水池中的脫硫漿液打入吸收塔進行噴淋，脫硫漿液回流入集水池。電除霧器進一步去除剩余的水分、二氧化硫、微細粉塵、少量HCl和HF、SO3等其它有害物質(zhì)。
4.3工藝水系統(tǒng)
工藝水的用途：
·蒸發(fā)用水；
·吸收劑制備用水；
·設(shè)備及管路沖洗水；
·其他補充用水。
4.4電氣儀表控制系統(tǒng)
脫硫控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，并上傳至電廠中控室。整個系統(tǒng)實現(xiàn)完全自動控制。
4.5副產(chǎn)品回收系統(tǒng)
我公司設(shè)計了兩種脫硫副產(chǎn)品回收利用工藝，第一種是七水硫酸鎂（MgSO4·7H2O）肥料生產(chǎn)工藝，另一種是氧化鎂回用生產(chǎn)工藝。
七水硫酸鎂生產(chǎn)工藝是脫硫污水經(jīng)脫雜設(shè)備去除雜質(zhì)之后，硫酸鎂溶液經(jīng)濃縮設(shè)備結(jié)晶出七水硫酸鎂。從脫雜設(shè)備產(chǎn)出的硫酸鎂（MgSO4）溶液透明，無粘性，溫度為35~40℃，雜質(zhì)含量為30mg/L以下。此溶液輸送到濃縮設(shè)備，脫水生成MgSO4·7H2O晶體。回收的七水硫酸鎂經(jīng)干燥后包裝儲存。脫除的水輸送到脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用。
氧化鎂回用生產(chǎn)工藝是脫硫漿液經(jīng)離心脫水、干燥設(shè)備提取出亞硫酸鎂（MgSO3），經(jīng)過處理后再經(jīng)煅燒制得氧化鎂（MgO）和二氧化硫（SO2），氧化鎂回用到脫硫系統(tǒng)中，二氧化硫氣體經(jīng)過富集制取硫酸。
圖2.脫硫系統(tǒng)性能測試曲線
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5.脫硫工藝對比及本公司技術(shù)特點
與石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝相比，濕式鎂法煙氣脫硫工藝有以下特點：
（1）氧化鎂是碳酸鎂煅燒后的產(chǎn)物，價格相對低廉，用氧化鎂制成的產(chǎn)物是僅次于石灰的廉價堿；
（2）氫氧化鎂比碳酸鈣與二氧化硫反應速度快，吸收率較高；
（3）氧化鎂法脫硫工藝的系統(tǒng)(包括吸收塔、循環(huán)漿量、工藝系統(tǒng)等)比石灰石/石膏法規(guī)模小，吸收劑用量少，設(shè)備占地面積小，投資費用相對較低；
（4）鎂法脫硫工藝具有運行穩(wěn)定可靠，不易堵塞的特點；
（5）在拋棄法中，其廢水主要含MgSO3和MgSO4，經(jīng)處理后可排放。若采用回收法，副產(chǎn)品可回收利用，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。
石灰石/石膏法與氧化鎂法脫硫工藝比較的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表
表1 石灰石/石膏法與氧化鎂法脫硫工藝的比較
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該設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比具有以下優(yōu)點：
(1)脫硫主體設(shè)備投資費用減少10%以上；
(2)脫硫劑資源豐富、耗量低；
(3)運行費用低，脫除單位重量的SO2費用低；
(4)不產(chǎn)生二次污染，脫硫副產(chǎn)品實現(xiàn)循環(huán)使用或生成高效益肥料；
(5)脫硫效率高于95%；
(6)系統(tǒng)占地面積小；
(7)適用性強，適用范圍大；
(8)優(yōu)化了PH值、液/氣比、鎂/硫比、氧化空氣量、漿液濃度、煙氣流速等性能參數(shù)，保證FGD系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。
6.結(jié)語
隨著國家相應環(huán)保政策的出臺，對火電廠煙氣治理的要求日益嚴格，隨之而來的是多種多樣的脫硫工藝。鎂法脫硫技術(shù)以其投資小、運行費用低、環(huán)保效益好、可回收副產(chǎn)品和產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益等特點，正越來越受到人們的關(guān)注，也將占據(jù)越來越大的脫硫市場。在國家大力倡導循環(huán)經(jīng)濟的今天，只有做到真正的副產(chǎn)品綜合循環(huán)利用，才能真正的做到保護和關(guān)愛環(huán)境，從而為國家的可持續(xù)發(fā)展作出環(huán)保人的貢獻。
參考文獻：
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[5]ProcessforDesulphurisationofaSulphurDioxide-containingGasSteam.EUROPEANPATENTAPPLICATION.Applicationnumber:89107811.5
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