机砖厂烟气脱硫工程 技 术 方 案 行业概况 如今地球生态环境已被人类活动严重破坏，尤其是大气、水污染更为突出。环境污染按环境要素分为大气污染、水污染、土壤污染，按人类活动又分工业污染、城市污染农业污染，已成为了世界范围内共同关注的大问题。所以节能减排，保护环境，是每一个工业部门都必须面对的现实。以能源、资源的过度消耗和环境严重污染为代价的发展方式必须从根本上得到改变。我国烧结砖瓦行业主要的焙烧方式是燃煤性质的（无论外燃还是内燃）焙烧过程，因此，烧结砖瓦行业每年排放的二氧化硫（三氧化硫）、氟化物、二氧化碳、一氧化碳、氯化物、氯氧化物等的总体数量巨大。这可从每年行业内用的煤矸石、劣质煤、高硫煤、含硫或氟的页岩及其他工业废渣的数量上推算出来。这些排放出来的有害气体在一些局部地区严重地影响着生态环境。对人类、动物及植物的生存环境影响极大。为此，国家环境保护总局自1992年以来就对环境保护的有关法令、标准进行了全面的整理整顿，重点对水、气体污染物的排放做出了新的规定。国家专门颁布了《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》。并依据上述两项法令，自1997年就颁布实施了《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078-1996），2013年国家又专门颁布《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB29620-2013），而且这一标准是强制性的标准，在该标准中对烧结砖瓦工业窑炉专列为一个类别，对其排放的有害气体污染物质给出了严格的限制。例如对烧结砖瓦窑炉而言，新建或改扩建的窑炉： 一类地区内禁止排放任何烟尘及SO2、HF、HCI、NO等有害污染物质。 二类地区：烟尘最高允许排放浓度为250mg/Nm2，烟气黑度为1（林格曼级）；二氧化硫最高允许排放浓度为300 mg/Nm3；氟化物最高允许排放浓度为60 mg/m。 三类地区：烟尘最高允许排放浓度为400 mg/nm3；烟气黑度为1（林格曼级）；二氧化硫最高允许排放浓度为1200 mg/Nm2；氟化物最高允许排放浓度为15 mg/Nm2。 标准中这些强制性的规定，对某些使用高硫煤、劣质煤、煤矸石、含硫或高氟的页岩及某些其他业废渣生产烧结砖瓦产品的企业来说，是一种严峻的挑战；同时也对设计单位使用这些原材料来设计烧结砖瓦厂提出了更高的要求，设计时就必须考虑到焙烧过程中排放的烟气是否超标，如果超标就必须在设计方案中考虑其处理措施。这也是烧结砖瓦行业节能减排中最重要的内容之一。 1.2设计参数 本工程的设计参数，主要依据招标文件中的具体参数，其具体参数见表1-1。 表1-1 烟气参数 序号 名称 单位 数值 备注

1 进口烟气量 m3/h ≤100000 根据产量设计 2 烟气温度 ℃ 60-80 3 烟气进口SO2浓度 Mg/nm3 ≈ 4 年运行时间 小时 8000 1．3设计指标

设计指标严格按照业主的招标文件的要求，设计参数下表1-2 表1-2 设计指标 序号 项目 参数

1 SO2排放浓度 ≤300mg/Nm3 1.4设计原则 认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策，严格遵守国家有关法规、规范和标准。 选用先进可靠的脱硫技术工艺，确保脱硫效率高的前提下，强调系统的安全、稳定性能，并减少系统运行费用。 充分结合厂方现有的客观条件，因地制宜，制定具有针对性的技术方案。 系统平面布置要求紧凑、合理、美观，实现功能分区，方便运行管理。 设计采用钠钙双碱法脱硫工艺，该方法技术成熟、脱硫效率高、运行安全可靠、操作方便。 采用两条窑一塔的方式，吸收塔拟采用喷淋塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为窑炉40%-110%工况时的烟气量。 脱硫设备年用时间按8000小时考虑。 烟气脱硫系统能适应窑炉的启动和停机，并能适应窑炉运行及其高负荷的变动。 烟气脱硫系统便于日常检查和正常维修、养护及进行年修。 1.5设计范围

本设计范围包括烟气脱硫系统工艺、系统结构、设备基础的设计，工程设计范围：从风机出口至脱硫装置出口和相应配套的附属设施。包括： 脱硫设备系统 脱硫塔基础 水池（沉淀池、反应池、再生池、清水池） 脱硫液循环系统 1.6技术标准及规范

（1）环保标准 GB29620-2013 《砖瓦工业大气污染物排放标准》 GB9078-1996 《工业窑炉大气污染物排放标准》 （2）材料 GB699-88 《优质防腐PPA材料》 GB3087-82 《PPA塑料焊接技术条件》 （3）设备标准 JB1620-83 《窑炉钢结构制造技术条件》 GB150-1998 《钢制压力容器》 JB1615-83 《窑炉油漆和包装技术条件》 GBJ17-91 《钢结构设计规范》 （4）安装调试 GB50205-95 《钢结构施工及验收技术规范》 TJ231（一）-75 《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（一） TJ231（四）-75 《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（四） TJ231（五）-75 《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（五） TJ231（六）-75 《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（六） GB50221-95 《钢结构工程质量检验评定标准》 GBJ-235-82 《工业管道施工及验收标准》 第二章 脱硫工艺概述 2.1脱硫技术现状 为了控制大气中二氧化碳，早在19世纪人类就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪50年代开始的。经过多年研究目前已开发出的200余种SO2控制技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为：○1燃烧前脱硫（如洗煤、微生物脱硫）；○2燃烧中脱硫（工业型煤固硫、炉内喷钙）；○3燃烧后脱硫，即烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。 烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫，将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：○1湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液（或浆液）等洗涤以除去二氧化硫。○2干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。按脱硫产物是否回用可分为回収法和抛弃法。按照吸收二氧化硫后吸收剂的处理方式可分为再生法和非再生法（抛弃法）。 2.1.1国外烟气脱硫现状

国外烟气脱硫研究始于1850年，经过多年的发展，至今为止，世界上已有2500多套脱硫装置，处理烟气量700Mm3/h，这些装置的90%在美国、日本和德国。 尽管各国开发的脱硫方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。其中湿式洗涤法（含抛弃法及石膏法）占总装置数的73.4%，喷雾干燥法占总装置数的17.7%，其他方法占9.3%。抛弃法占大多数。在湿法中，石灰/石灰石法占90%以上。可见，湿式石灰/石灰石法在当今脱硫系统中占主导地位。 尽管各国在脱硫方面都取得了很大的进步，但运行费用相当惊人，而且各种方法均有局限性，因此，至今许多研究者仍在不断研究开发更先进、更经济的脱硫技术。 目前工业化的主要技术有： ○1湿式石灰/石灰石-石膏法 该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，达90%以上，是目前国内外的主要方法。 ○2喷雾干燥法 该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入脱硫塔内，经脱硫及干燥后为粉状脱硫渣排出，属半干法脱硫，脱硫效率85%左右，投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。 ○3吸收再生法 主要有氨法、氧化镁法、双碱法、W-L法。脱硫效率可达95%左右，技术较为成熟。 ○4炉内喷钙-增湿活化脱硫法 该法是一种将粉状钙质脱硫剂（石灰石）直接喷入燃烧窑炉炉膛的脱硫技术，适用于中、低硫煤窑炉，脱硫效率约85%。 2.1.2 国内烟气脱硫现状

我国废气脱硫技术早在1950年就在硫酸工业和有色冶金工业中进行，对（发电厂）燃烧产生烟气二氧化硫的脱除技术在二十世纪80年代开始起步并在国家“六五”至“九五”期间有了长足的进步。先后有60多个高校、科研和生产单位对多种脱硫工艺进行了实验研究。 尽管我国对脱硫系统的研究开始得很早，涉及的面也很宽，但大部分技术只停留在小试和中试阶段，远未达到大面积工业化应用的程度。而投入巨资引进的示范工程虽然设备先进、运行稳定，但投资巨大，运行费用也相当高。因此加快对国外先进技术的消化吸收，使其国产化、低成本化，是当前重要而艰巨的任务。下表列出了我国引进的部分脱硫装置情况。最近十几年来，我国加大了脱硫技术研究的投入“八五”、“九五”期间不断有大课题立项支持这方面的研究，取得了可喜的成绩。 2.2工艺选择

目前国内外脱硫技术应用最广泛的是湿式石灰石-石膏法，但该技术工程投资大、运行成本高，设备和管路系统易磨损和堵塞。 双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作为第二碱，处理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。由于采用钠碱液作为吸收液，不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐吸收速率快，所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗。 因此，本工程采用钠钙双碱法脱硫工艺。 2.2.1 钠钙双碱法工艺反应原理

该法使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下： 一、脱硫过程 Na2CO3 SO2 Na2SO3 CO2 （1） 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O （2） Na2SO3 SO2 H2O 2NaHSO2 （3） 其中：式（1）为启动阶段Na2SO3溶液吸收SO2的反应； 式（2）为再生液PH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应； 式（3）为溶液PH值较低（5—9）时的主反应。 二、氧化过程（副反应）

Na2SO3 12 O2 Na2SO4 (4) NaHSO3 12 O2 NaHSO4 (5) 三、再生过程 2NaHSO3 Ca(OH)2 CaSO3 NaOH H2O (6) Na2SO3 CaOH2 NaOH CaSO3 (7) 式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至PH﹥9以后继续发生的主反应。 本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以石灰作为主脱硫剂，钠碱为助脱硫剂。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，脱硫系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。且由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。 2.2.2低阻高效喷雾脱硫工艺

喷淋塔也称为喷雾塔，是在吸收塔内上部布置三层喷嘴，脱硫剂通过喷嘴喷出形成液雾，通过液滴与烟气的充分接触，来完成传质过程。空塔喷淋吸收塔主体为圆形塔体，