石灰石-石膏法脫硫工藝全流程描述

本文以某5000t/d熟料水泥生產線為例，介紹采用石灰石-石膏法脫硫設計方案。我們認為石灰石-石膏法脫硫技術非常適合水泥工廠，一是脫硫效率高（達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。用提升機把余熱鍋爐的回灰輸送經(jīng)送入石灰石粉倉，取灰點設在余熱鍋爐出灰輸送機處。

（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。粉倉頂部設置單機收塵器，除塵器排放濃度小于30mg/Nm3。粉倉上設置料位計，出料口裝有螺旋閘門。

（3）葉輪給料機。葉輪給料機用于輸送石灰石粉至石灰石漿液箱。葉輪給料機采用變頻調速，給料量能按要求調節(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臺攪拌器和必要的連接管、進料出料、溢流和排水管，料位控制、檢查孔及所有其他必要設施、法蘭等。

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

2、煙氣系統(tǒng)

從窯尾廢氣排風機來的煙氣由風管引至FGD系統(tǒng)。煙氣經(jīng)過脫硫煙氣擋板后，進入吸收塔，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)中共設置2個煙氣擋板門，其中1個脫硫煙氣擋板，1個旁路擋板。當脫硫系統(tǒng)正常運行時，旁路擋板關閉，脫硫煙氣擋板開啟，煙氣通過脫硫煙氣擋板進入吸收塔進行脫硫反應。在要求關閉FGD系統(tǒng)的緊急狀態(tài)下，旁路擋板自動快速開啟，脫硫煙氣擋板自動關閉。

在脫硫塔出入口設置膨脹節(jié)，用于補償煙道熱膨脹或風載引起的位移。廢氣排風機需要增壓改造，由于脫硫系統(tǒng)阻力＜1100Pa，考慮20%儲備系數(shù)，現(xiàn)行廢氣排風機需要增壓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)。

漿液從吸收塔底部儲液段通過漿液循環(huán)泵送至吸收塔上部進行噴淋，與煙氣逆流接觸發(fā)生化學反應，吸收煙氣中的SO2，反應生產的CaSO3在吸收塔底部循環(huán)漿液池內被氧化風機鼓入的氧化空氣強氧化，在吸收塔攪拌器的作用下充分反應，同時防止塔內沉積，最終生成石膏。石膏漿液由石膏排放泵排出，送入副產品處理系統(tǒng)。

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

吸收塔采用鋼制塔體并加內襯防腐材料，吸收塔外設置供檢修維護的平臺和扶梯。吸收塔內配有三層噴淋層，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層噴淋層設有3臺漿液循環(huán)泵。運行的漿液循環(huán)泵數(shù)量可根據(jù)水泥窯尾廢氣中SO2變化和對吸收漿液數(shù)量的要求來確定，理論設計為：當吸收塔入口SO2濃度在1200mg/Nm3時，3層噴淋層全部運行；當吸收塔入口SO2濃度小于800mg/Nm3時，通過停運1層噴淋層可以有效地降低運行電耗，提高運行的經(jīng)濟性。

4、副產品處理系統(tǒng)

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

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入到真空皮帶過濾機脫水后得到的石膏（含水率小于15%），并卸入石膏庫存放待運。真空皮帶過濾機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)補水、塔前噴淋、氧化空氣冷卻、除霧器沖洗、真空泵用水、以及設備冷卻水等。

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

設備、管道及箱罐的沖洗水和設備的冷卻水回收至集水容器或漿池重復使用。

6、事故排放系統(tǒng)

事故排放系統(tǒng)主要用于收集事故時吸收塔排放的漿液，運行時各設備沖洗水、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1個事故漿液池。事故漿液池用于儲存吸收塔在停運檢修期間吸收塔漿液池中的漿液。事故漿液池設置2個攪拌器和1臺事故漿液池返回泵。

在吸收塔區(qū)域設置了一個排水坑，用于收集箱罐、管道排凈漿液及皮帶脫水機的濾液。排水坑設置1個攪拌器和1臺排水坑泵。

7、壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)利用工廠現(xiàn)有空壓機站。

主要用于真空皮帶脫水機氣囊糾偏用氣及變送器的吹掃等。

通過以上設計，將不常用電動閥改為手動閥；廢除濾液箱、濾液沖洗泵等，與地坑系統(tǒng)共用；氧化風機、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；脫硫塔采用計算機模擬設計，合理選取進風口至第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)泵流量及運行電耗；采用靈活配置噴淋層個數(shù)，以適應不同的SO2入口濃度。是當前更佳的石灰石-石膏法脫硫設計方案。