关于采用工业锅炉废水作为烟气脱硫吸收液的探讨与说明

　　并就在应用中的一些技术问题进行总结。

　　中国是大以煤为主要能源的国家，大量燃煤是导致我国SO2排放量急剧增加的主要原因。SO2排放量的剧增造成越来越大面积的降水酸化，日益严重的酸雨不仅造成了巨大的经济损失，也已成为制约我国社会经济发展的重要因素之一。因此，开发投资少、运行费用低、脱硫效果较好的适合国情、覆盖面大、可实用化的烟气脱硫技术具有重大的现实意义。为此根据市场需要，我校组织技术力量开发了新一代符合国情的TS/B系列！〈组合式锅炉烟气除尘脱硫装置》和YCT系列《一体化锅炉烟气除尘脱硫装置》，于九八年初通过技术鉴定并投入使用。上述脱硫设备的吸收液均采用工业锅炉废水，即灰水、渣水和排污水，与湿式石灰/石灰石法等脱硫相比，可以降低成本，并实现了以废治废。

　　收穑日期T002―业，工作后任技术员。助工。工程师。先后从事施工。维修。设计等工作，九三年至今从事环保产品的开发与应用。

　　1灰、渣的化学性质和Ti元素的化合物，这些组分因受热而发生结构变化，分解或燃烧，生成多种氧化物。据昆明冶金研究所分析数据，CaO、Fe2O3、MgO、AkO3的含量即占粉煤灰的67.8.这些组分做为碱性介质均能与酸反应成盐类。所以它们转入炉渣或烟尘被捕集后，灰、渣就可有来做烟气脱硫剂。

　　2反应原理烟气脱硫是酸碱中和反应。按照运行工艺要求当灰、渣被水浸润后，首先发生的是Ca0、Mg0溶于水的过程，即在浸润过程中同时还有其它的阳离子也不同程度地被提取。这样，在呈碱性的吸收液用于脱硫时，S2溶于水后发生如下反应：在这样的酸性条件下，AI2O3和Fe23也开始与H2SO3反应，H2SO3中和成盐，而且把亚硫酸盐氧化成硫酸盐。

　　锅炉排污水由于一般用Na离子交换树脂进行软化处理，在锅炉水中形成的Na+的碳酸盐碱度，用于脱硫反应如下：生成物的溶解度较大，吸收液循环使用时较其它阳离子更易在水中集聚而有利于提高脱硫效率。在工艺上排污水直接引入循环水池。

　　3脱硫控制因素采用锅炉废水作为烟气脱硫的吸收液，其能力受三个因素控制：①每吨煤燃烧转化的S2量，②每吨煤产生的灰量，③灰中含碱量及其活性。

　　按照锅炉燃煤中硫的转化率为91.5计算含硫量1的原煤每吨转化为16kgS2；排放浓度2.45g/Nm3.工业锅炉配套多管式旋风除尘器除尘效率按92计算，每吨原煤可收尘27.1kg.依据皮博迪公司以灰水为主的脱硫循环液的组成分析，可分别计算出循环液阴阳离子的总毫克当量浓度：阴离子总浓度=351.35阳离子总浓度=337.87两项相减，阴离子比阳离子多13.48毫克当量，说明略有酸式盐存在，用它吸收S2；假设烟尘中的金属氧化物不参与反应，正盐全部变成酸式盐，这样S2溶于水后形成的酸的浓度应为337.87―13.48=324.39毫克当量，即水中可再溶解S2为324.39X32=10380.48（mg/l或mg/m3），也就是每立方米水中可吸收10kg的S2，从这一点看，灰水作为吸收液吸收S2的能力是相当大的。此外渣水还可把吸收液中部分可溶性硫酸盐变为难溶的钙盐从水中除去，起到调节循环液PH值和维持总盐量的作用。由实验技术确定灰中可提取的含碱量，得到PH定值与理论碱的比例可利用曲线。在PH=4~11范围内，可利用的碱量几乎保持不变；即使在低PH值时，仍可充分利用灰水中的碱。可见在循环液中各种阳离子的存在与被利用也提高了脱硫装置的效率。

　　4运行管理的几个问题采用工业锅炉废水作为吸收液的湿式烟气脱硫是一个复杂的气、固、液三相反应系统。脱硫循环液中不仅有溶解CaO或CaC3产生的钙离子等，还有占排尘总量5~7的微细粉尘，在脱硫吸收液被雾化、混合、传质过程中，被溶解吸收的S2反应生成不溶性的固体沉淀、排出。

　　合适的吸收液固液比是保持脱硫效率的有利条件这个有利条件是烟气脱硫装置加于多管式旋风除尘器后复合运行自然形成的。由于灰颗粒中的碱性物质是逐步溶出的，并且化学反应几乎将所有颗粒物自然氧化成CaS4，同时也有利于较大颗粒在循环水池中的沉降。

　　PH对脱硫效率的影响吸收液的PH值对脱硫效率有较大影响，如前所11范围内，可利用的碱量保持不变，因此，为保证脱硫反应充分、持续进行，PH值不宜低于6.温度的影响吸收液温度升高，其脱硫净化效率下降。试验表明，当温度从20°C升高到80°C时，吸收液净化效率从91下降至49.液气比（L/G）液气比所表示的是每净化m3烟气所需喷入吸收液的容量（一般用L表示），也是循环泵功率的直接反映。采用锅炉废水作为吸收液的脱硫系统中，随着要求脱硫效率的提高>60），按照皮博迪公司的测定数据，在显著降低的液气比下能够获得与石灰/右灰石法系统同样的脱硫效率。因此建议在实际运行过程中采用靠近液气比下限（0.3L/m3）。

　　4.5吸收液的离子浓度为了保证高的脱硫效率，保持吸收液的高离子浓度是很重要的。1984年美国已投入运行的烟气脱硫工艺中，利用飞灰脱硫就已占11以上。运行数据证实，若要在小液气比下获得高脱硫效率，则系统应该在可能达到的吸收液高离子浓度下运行。采用锅炉废水吸收液闭式循环正是能够达到此目的的佳方案。

　　4.6关于“结垢”问题采用锅炉废水作为烟气脱硫吸收剂的系统不会结垢。

　　许多传统的石灰/石灰石法脱硫系统由于结垢问题其可靠性降低了。结垢的原因是吸收液中的CaS2沉淀在吸收器表面，包括堵塞喷嘴、烧毁电机，这种情况的产生是由于CaS4的过饱和。过饱和一般是用CaS4实际溶解量与理论上可达到的溶解量之比来表示的。这个比值超过1.0的数量越大，液体的不稳定性就越强，结垢的危险就越大。这在无自动控制的石灰/石灰石法系统难以避免。而对灰水脱硫系统的反复测定，并未发现结垢现象，这与理论上是相吻合的，由此可见采用灰水作为烟气脱硫吸收剂是比较合理的。

　　5工艺说明我校开发的喷射式烟气脱硫装置与组合式锅炉烟气脱硫装置可以充分利用锅炉废水作为吸收液脱除S2适用于l~35t/h工业锅炉烟气脱硫，开拓了一条简便、可靠、具有很大推广价值的脱硫除尘新途径。

　　脱硫装置的结构决定工艺。脱硫效率在吸收液确定后取决于气、固、液三相的充分混合、传质，这一过程是在脱硫装置的喷射反应段完成的。设计的喷嘴将吸收液雾化、旋转喷出，在吸附烟气中微细粉尘进一步增强脱除S02反应的同时，还具有提高烟气水动力压头的作用，降低设备阻力。在级惯性脱水段，实现液气的初分离，而脱硫反应持续至第二级旋风分离脱7水高效、低阻的轴流旋风脱水使夹带微细粉尘的酸性水雾凝聚、依靠离心力与重力通过排放管进入循环水池，完成烟气净化。

　　5.1灰水池与循环水池灰水池设在多管式旋风除尘器之下，贮水与循环水池连通，承接、浸润除尘器集尘装置的排灰。在工艺上这实际是一个连续补给循环吸收液碱性介质的贮存场所。呈碱性的灰水经过滤器进入循环水池。过滤器一般设在水位之下100mm处灰水池一侧。大吨位除尘的湿灰清理可采用机械出渣型式。

　　1000m3/h单位容量设计，制作应保证不渗漏、耐弱酸、碱腐蚀。由于反应生成盐类颗粒的沉淀，沉淀层积至一定厚度应排水后清理。

　　5.2吸收液循环系统循环系统建议采用SGP型耐腐蚀管道泵；在管路系统中装设控制、调节阀门与压力表，调试至正常运行状态即可定期监视运行。

　　监视运行应注意两个方面；一是前置除尘设备的正常运行，保障干湿分流，除尘脱硫负荷匹配，是提高可靠性的必要条件；二是定期监测循环吸收液的PH值，低于6时，应及时引入新鲜灰水、渣水、排污水调配，保障运行效率和可靠性。

　　5.3应用实例我校锅炉房于九八年安装了两套TS/B―2型组合式锅炉烟气除尘脱硫装置，将锅炉排污管引入脱硫循环水池，并将循环水池与积灰池在高处连通，这样有效地利用了锅炉排污水和灰中的碱份。运行三年多没有专门投过碱，但吸收液PH值都在7~10之间。需要注意的是循环水池内的沉淀物需定期清理，否则容易板结。

　　5.4上述烟气脱硫装置适应全国普遍推行多管式旋风除尘器的形势，性能价格比优于国内外同类技术和产品，是与产品技术的工艺性紧密相联的。普通碳素钢板制作后内壁涂刷耐温防腐涂层是制作工艺过程的关键质量控制环节，寿命可达3~6年。若耐温防腐涂层质量不过关，建议采用耐酸不锈钢板（1Crl8Ni9Ti）制作。

　　6结语采用工业锅炉废水作为烟气脱硫吸收液技术经济方面是可行的。我们开发、设计的烟气脱硫装置脱硫效率可达80二级去除微细粉尘率50~60总除尘效率提高3 ~5，阻力<300Pa可做为多管式旋风除尘器至引风机的下降管段加装，满足GB13271《锅炉大气污染物排放标准》规定的一类地区要求。我们相信这一低投资、高效益的符合我国国情的脱硫工艺技术，必将对我国脱硫技术的工业化、产业化发展产生重要的影响和巨大的推动。