石灰石-石膏法脫硫工藝全流程描述

本文以某5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線為例，介紹采用石灰石-石膏法脫硫設(shè)計(jì)方案。我們認(rèn)為石灰石-石膏法脫硫技術(shù)非常適合水泥工廠，一是脫硫效率高（達(dá)95%以上）。二是脫硫劑用的是石灰石，也可以采用窯尾窯灰。三是的副產(chǎn)品脫硫石膏可以用作水泥緩凝劑。合理并優(yōu)化引入石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)至水泥行業(yè)，與同等處理廢氣的電廠濕法脫硫相比，投資下降超過30%且節(jié)能。

1、石灰石漿液制備系統(tǒng)

小于45μm石灰石粉（窯灰）送入到石灰石粉倉，再經(jīng)葉輪給料機(jī)將石灰石粉卸到石灰石漿液箱中，加入工藝水配制成30%的石灰石漿液，最后經(jīng)石灰石漿液泵送至吸收塔循環(huán)泵入口。本方案的石灰石粉采用水泥窯尾余熱鍋爐的回灰。

石灰石漿液制備系統(tǒng)全套包括：

（1）回灰輸送機(jī)。用提升機(jī)把余熱鍋爐的回灰輸送經(jīng)送入石灰石粉倉，取灰點(diǎn)設(shè)在余熱鍋爐出灰輸送機(jī)處。

（2）石灰石粉倉。石灰石粉倉倉體由碳鋼制成，其容積為40m3，滿足1d需要量。粉倉頂部設(shè)置單機(jī)收塵器，除塵器排放濃度小于30mg/Nm3。粉倉上設(shè)置料位計(jì)，出料口裝有螺旋閘門。

（3）葉輪給料機(jī)。葉輪給料機(jī)用于輸送石灰石粉至石灰石漿液箱。葉輪給料機(jī)采用變頻調(diào)速，給料量能按要求調(diào)節(jié)以滿足制漿要求。

（4）石灰石供漿系統(tǒng)。石灰石漿液箱的容積滿足窯尾煙氣脫硫系統(tǒng)2h的吸收劑用量，容積為8m3。石灰石漿液箱包括箱體及防腐、1臺(tái)攪拌器和必要的連接管、進(jìn)料出料、溢流和排水管，料位控制、檢查孔及所有其他必要設(shè)施、法蘭等。

石灰石漿液泵用于將石灰石漿液箱內(nèi)吸收劑送往吸收塔循環(huán)泵入口，共設(shè)2臺(tái)石灰石漿液泵，一用一備。

2、煙氣系統(tǒng)

從窯尾廢氣排風(fēng)機(jī)來的煙氣由風(fēng)管引至FGD系統(tǒng)。煙氣經(jīng)過脫硫煙氣擋板后，進(jìn)入吸收塔，與噴淋漿液逆流接觸，煙氣中的SO2被石灰石漿液吸收，煙氣溫度降低至飽和溫度53℃。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去霧滴后，從風(fēng)管經(jīng)原煙囪排放到大氣。

為了將FGD系統(tǒng)與窯尾煙氣分離開來，在煙氣系統(tǒng)中共設(shè)置2個(gè)煙氣擋板門，其中1個(gè)脫硫煙氣擋板，1個(gè)旁路擋板。當(dāng)脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，旁路擋板關(guān)閉，脫硫煙氣擋板開啟，煙氣通過脫硫煙氣擋板進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)。在要求關(guān)閉FGD系統(tǒng)的緊急狀態(tài)下，旁路擋板自動(dòng)快速開啟，脫硫煙氣擋板自動(dòng)關(guān)閉。

在脫硫塔出入口設(shè)置膨脹節(jié)，用于補(bǔ)償煙道熱膨脹或風(fēng)載引起的位移。廢氣排風(fēng)機(jī)需要增壓改造，由于脫硫系統(tǒng)阻力＜1100Pa，考慮20%儲(chǔ)備系數(shù)，現(xiàn)行廢氣排風(fēng)機(jī)需要增壓1320Pa。

3、吸收及氧化系統(tǒng)

吸收氧化系統(tǒng)是石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)的核心，主要包括吸收塔、噴淋系統(tǒng)、除霧器、漿液循環(huán)泵、吸收塔攪拌器、沖洗系統(tǒng)及氧化曝氣系統(tǒng)。

漿液從吸收塔底部?jī)?chǔ)液段通過漿液循環(huán)泵送至吸收塔上部進(jìn)行噴淋，與煙氣逆流接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸收煙氣中的SO2，反應(yīng)生產(chǎn)的CaSO3在吸收塔底部循環(huán)漿液池內(nèi)被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧化空氣強(qiáng)氧化，在吸收塔攪拌器的作用下充分反應(yīng)，同時(shí)防止塔內(nèi)沉積，最終生成石膏。石膏漿液由石膏排放泵排出，送入副產(chǎn)品處理系統(tǒng)。

脫硫后的煙氣通過除霧器除去攜帶水滴，兩級(jí)除霧器采用屋脊式布置在吸收塔頂部，兩級(jí)除霧器均用工藝水沖洗。沖洗過程通過程序控制自動(dòng)完成。

吸收塔采用鋼制塔體并加內(nèi)襯防腐材料，吸收塔外設(shè)置供檢修維護(hù)的平臺(tái)和扶梯。吸收塔內(nèi)配有三層噴淋層，每組噴淋層由母管、支管、噴嘴等組成，使?jié){液均勻覆蓋吸收塔截面。

3層噴淋層設(shè)有3臺(tái)漿液循環(huán)泵。運(yùn)行的漿液循環(huán)泵數(shù)量可根據(jù)水泥窯尾廢氣中SO2變化和對(duì)吸收漿液數(shù)量的要求來確定，理論設(shè)計(jì)為：當(dāng)吸收塔入口SO2濃度在1200mg/Nm3時(shí)，3層噴淋層全部運(yùn)行；當(dāng)吸收塔入口SO2濃度小于800mg/Nm3時(shí)，通過停運(yùn)1層噴淋層可以有效地降低運(yùn)行電耗，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

4、副產(chǎn)品處理系統(tǒng)

副產(chǎn)品處理系統(tǒng)包括兩級(jí)，第一級(jí)為旋流器，第二級(jí)為真空皮帶過濾機(jī)。

從吸收塔排出的石膏漿液通過泵送入旋流器濃縮，濃縮后的石膏漿液進(jìn)入到真空皮帶過濾機(jī)脫水后得到的石膏（含水率小于15%），并卸入石膏庫存放待運(yùn)。真空皮帶過濾機(jī)的濾液與旋流器的溢流液全部返回系統(tǒng)中循環(huán)使用。

5、工藝水系統(tǒng)

工藝水系統(tǒng)主要用于制漿系統(tǒng)補(bǔ)水、塔前噴淋、氧化空氣冷卻、除霧器沖洗、真空泵用水、以及設(shè)備冷卻水等。

工藝水系統(tǒng)水源為廠區(qū)工藝水，系統(tǒng)共設(shè)置1臺(tái)工藝水箱，1臺(tái)工藝水泵。1臺(tái)除霧器沖洗水泵，不采用備用泵。

設(shè)備、管道及箱罐的沖洗水和設(shè)備的冷卻水回收至集水容器或漿池重復(fù)使用。

6、事故排放系統(tǒng)

事故排放系統(tǒng)主要用于收集事故時(shí)吸收塔排放的漿液，運(yùn)行時(shí)各設(shè)備沖洗水、管道沖洗水、吸收塔區(qū)域沖洗水及其他區(qū)域沖洗水，并返回吸收塔。

脫硫吸收塔設(shè)1個(gè)事故漿液池。事故漿液池用于儲(chǔ)存吸收塔在停運(yùn)檢修期間吸收塔漿液池中的漿液。事故漿液池設(shè)置2個(gè)攪拌器和1臺(tái)事故漿液池返回泵。

在吸收塔區(qū)域設(shè)置了一個(gè)排水坑，用于收集箱罐、管道排凈漿液及皮帶脫水機(jī)的濾液。排水坑設(shè)置1個(gè)攪拌器和1臺(tái)排水坑泵。

7、壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)利用工廠現(xiàn)有空壓機(jī)站。

主要用于真空皮帶脫水機(jī)氣囊糾偏用氣及變送器的吹掃等。

通過以上設(shè)計(jì)，將不常用電動(dòng)閥改為手動(dòng)閥；廢除濾液箱、濾液沖洗泵等，與地坑系統(tǒng)共用；氧化風(fēng)機(jī)、除霧器沖洗水泵、工藝水泵不采用備用；將DCS控制改為PLC控制；脫硫塔采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，合理選取進(jìn)風(fēng)口至第1層噴淋距離，在同等液氣比情況下提高脫硫效果，降低了循環(huán)泵流量及運(yùn)行電耗；采用靈活配置噴淋層個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的SO2入口濃度。是當(dāng)前更佳的石灰石-石膏法脫硫設(shè)計(jì)方案。