1 生產(chǎn)情況簡介

2017年11月，我公司承接了加拿大VC水泥生產(chǎn)線高效煙氣脫硫工程，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、供貨，以及后期的安裝指導(dǎo)、運(yùn)行調(diào)試工作。加拿大VC水泥廠為6 500 t/d生產(chǎn)線，位于加拿大多倫多市。該生產(chǎn)線所用石灰石中的含硫量較高，造成了窯尾排放煙氣中的SO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了允許值。2016年1月至9月份第三方環(huán)保檢測機(jī)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，生料磨關(guān)閉時SO2排放濃度（煙囪出口）均值為1 405 mg/Nm3，生料磨運(yùn)行時SO2排放濃度均值也達(dá)到了1 084 mg/Nm3，脫硫改造勢在必行。表1為2016年生產(chǎn)線煙氣參數(shù)，年排放均值高達(dá)1 117 mg/Nm3。

多倫多市當(dāng)?shù)夭捎玫氖强偭靠刂普�，政府環(huán)保部門對于該水泥生產(chǎn)線所確認(rèn)的現(xiàn)有工程總量控制指標(biāo)為：SO2在1 200 t/a范圍內(nèi)，具體折算到窯尾廢氣的SO2單位排放濃度為均值不高于125 mg/Nm3，因此脫硫改造勢在必行。

2 脫硫工藝方案

2.1 脫硫工藝的選擇

目前國內(nèi)外脫硫方案很多，本期工程脫硫方案的確定遵循以下原則：

（1）煙氣脫硫工程建設(shè)應(yīng)符合水泥行業(yè)的方針和政策，貫徹安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用，并符合國情。

（2）煙氣脫硫工藝應(yīng)是技術(shù)成熟、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、有工業(yè)化業(yè)績的工藝系統(tǒng)。

（3）為控制工程造價，應(yīng)盡量考慮設(shè)備的國產(chǎn)化，對國內(nèi)無法生產(chǎn)或達(dá)不到技術(shù)要求的設(shè)備和材料才考慮進(jìn)口。

（4）應(yīng)考慮煙氣容量和溫度變化的要求。

（5）應(yīng)考慮燃煤硫份、石灰石原礦硫份、二氧化硫控制規(guī)劃、環(huán)評要求的脫硫效率。

（6）該地區(qū)如缺水，工藝設(shè)計(jì)突出考慮節(jié)約用水，優(yōu)先利用循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水。

（7）該項(xiàng)目為老廠改造項(xiàng)目，盡量降低對原有設(shè)施的拆遷及改造工程量。

（8）應(yīng)考慮脫硫劑供應(yīng)條件、脫硫副產(chǎn)品的綜合利用。

綜合以上因素考量，本項(xiàng)目采用石灰-石膏濕法脫硫工藝，也是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、運(yùn)行最可靠的工藝。

2.2 脫硫工藝簡介

圖1為加拿大VC水泥生產(chǎn)線脫硫工程煙氣示意圖。

窯尾袋除塵器及旁路除塵器處理后的煙氣經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入脫硫塔系統(tǒng)，經(jīng)吸收劑洗滌脫硫后的清潔煙氣，通過兩級除霧器除去霧滴后成為凈煙氣。由吸收塔上側(cè)引出，經(jīng)凈煙氣煙道至原尾排煙囪（防腐改造）排放。

為節(jié)約運(yùn)行成本，脫硫劑使用窯尾收塵和C5筒收下來的窯灰。其主要成分為石灰，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌談{。在吸收塔內(nèi)，吸收劑漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的氫氧化鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)出口煙道排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收劑漿的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。

該工藝適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫，脫硫效率可達(dá)到95%以上。

石灰-石膏濕法脫硫工藝脫硫過程的主要化學(xué)反應(yīng)為：

中和反應(yīng)：2CaO+H2O+2SO2＝2CaSO3·1/2H2O

氧化反應(yīng)：2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O＝2CaSO4·2H2O

脫硫石膏可作為水泥緩凝劑自行消化，大大降低了脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本。

2.3 脫硫系統(tǒng)布置

脫硫系統(tǒng)的布置見圖2。此次布置將脫硫塔放在了尾排煙囪附近，節(jié)約空間且降低了整體運(yùn)行阻力，布局合理美觀。

3 系統(tǒng)物料平衡及水平衡

脫硫工藝參數(shù)及物料平衡計(jì)算見表2。

由表2可知，脫硫系統(tǒng)每小時的耗水量為煙氣帶走的水量、脫硫石膏結(jié)合水、脫硫石膏游離水這三部分的總和，總計(jì)57.15 t（不含外排廢水量）�？紤]到一般脫硫廢水處理量為系統(tǒng)耗水量的10%左右，則脫硫系統(tǒng)水平衡量為63 t/h。

4 脫硫廢水處理

該脫硫系統(tǒng)中的Cl-主要來源于兩個部分，工藝水和脫硫劑。首先是工藝水，該工藝水來自于安大略湖的湖水，水中的Cl-濃度極高，達(dá)到了2 110 mg/L（見表3），而正常的脫硫工藝水Cl-濃度一般不超過100 mg/L（馬來西亞脫硫工藝水Cl-濃度24 mg/L），因此這種水質(zhì)嚴(yán)重加快了脫硫系統(tǒng)的Cl-含量增速。還有就是脫硫劑里的Cl-，按照窯灰為C5灰和窯尾收塵灰各50%計(jì)算脫硫劑里的Cl-含量為0.175%（見表3）。由于脫硫廢水系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)使用，如果不外排的話，Cl-一直保持在溶液中，不斷地積累，很快就會達(dá)到20 000 ppm的限值。高氯離子濃度對脫硫系統(tǒng)的影響主要在以下幾個方面：

1）對CaSO3·1/2H2O的氧化效果的影響

鹽水溶液通常會產(chǎn)生泡沫，漿液中的泡沫存在影響氧氣在漿液中的流動混合，進(jìn)而影響到氧氣的溶解和與CaSO3·1/2H2O的氧化反應(yīng)。另外脫硫反應(yīng)吸收SO2，溶液會呈弱酸性，Cl-濃度越高對H+的束縛性越大，使得CaSO3·1/2H2O的氧化環(huán)境偏離最佳值。

2）對脫硫石膏的影響

對于高Cl-濃度而言，硫酸鹽的飽和濃度很低。隨著亞硫酸鹽生成之前SO2的脫除，漿液中相對過飽和石膏急劇增加，這對石膏晶體的析出速度產(chǎn)生影響。特別要強(qiáng)調(diào)的是，在這種情況下沉淀和結(jié)垢的危險性極大地增加。實(shí)際過程中也是如此，每次停運(yùn)時都會從塔底部清理出大量的沉淀物。

3）對脫硫設(shè)備的腐蝕影響

設(shè)計(jì)吸收塔內(nèi)金屬件時把吸收塔內(nèi)漿液允許的氯離子濃度作為一個重要的設(shè)計(jì)依據(jù)，允許氯離子濃度越高，使用的材料就越好，同時造價就越貴。不同型號的不銹鋼材質(zhì)對于氯離子濃度的適應(yīng)范圍：T304不銹鋼要求氯離子濃度＜200 mg/L，T316不銹鋼要求氯離子濃度＜1 000 mg/L，T317不銹鋼要求氯離子濃度＜5 000 mg/L。因此應(yīng)嚴(yán)格控制合金材料接觸介質(zhì)的氯離子含量，行業(yè)中普遍認(rèn)可的數(shù)值為20 g/L。

由表3可知，當(dāng)脫硫廢水處理量為6 100 kg/h時，系統(tǒng)漿液的氯離子含量將控制在20 000 ppm以下。廢水處理除了保證氯離子含量以外，也是去除重金屬和保證廢水pH值的重要手段，對于脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

電力行業(yè)的脫硫一般會配備獨(dú)立的廢水處理系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)排放一定量的廢水，進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)中和、絮凝和沉淀等處理過程，達(dá)標(biāo)后排入電廠除灰系統(tǒng)。加拿大VC水泥廠沒有廢水處理系統(tǒng)，為此單獨(dú)上一套處理系統(tǒng)又很不經(jīng)濟(jì)。前期討論時業(yè)主提出可以將此部分廢水排到他們已有的廢水罐中，由他們自行處理，后期在了解到廢水水質(zhì)及水量后發(fā)現(xiàn)可行性不高。經(jīng)與業(yè)主多次技術(shù)溝通并進(jìn)行了實(shí)地考察后，最合理的方案是將此部分廢水作為篦冷機(jī)噴水內(nèi)部消化掉。設(shè)計(jì)上在濾液水箱底部新增了一臺10 m3/h的外排廢水泵（見圖4），并增加設(shè)計(jì)了從濾液水箱至篦冷機(jī)的管路，業(yè)主為此單獨(dú)增補(bǔ)了合同。

5 結(jié)束語

加拿大VC水泥生產(chǎn)線高效煙氣脫硫工程是我公司承接的第一條發(fā)達(dá)國家水泥線脫硫項(xiàng)目，也將成為國外水泥生產(chǎn)線石灰-石膏濕法脫硫的示范性項(xiàng)目。該項(xiàng)目目前已完成設(shè)計(jì)及供貨任務(wù)，計(jì)劃明年投入運(yùn)行。將會給業(yè)主帶來巨大的社會和環(huán)境效益，為實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)脫硫技術(shù)及脫硫設(shè)備走向世界打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該工程的脫硫廢水內(nèi)部消化方案也為水泥線的廢水處理開辟了一條新途徑。

作者單位：中材裝備集團(tuán)有限公司

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