小苏打干法脱硫（so₂）技术的应用及优化

随着国家三大保卫战之一蓝天保卫战行动计划的印发，国家环境部办公厅《钢铁企业超低排放改造工作方案（征求意见稿）》环办大气函[2018]242号文提出，2020年10月底前，京津冀及周边、长三角、汾渭平原等大气污染防治重点区域具备改造条件的钢铁企业基本完成超低排放改造。火电行业环保排放标准由1991年开始经历了五个阶段，标准逐步趋严，2014年以后，随着雾霾现象的加重，建立了史上最严排放标准，要求到2020年，全国火电机组全部实现超低排放。无论是钢铁企业自备电厂还是电力行业的燃气锅炉，超低排放 改造已迫在眉睫，排放标准必须求达到：烟尘＜5mg/Nm、二氧化硫 ＜35mg/Nm氮氧化物＜50mg/Nm。 全流程钢铁企业在炼焦过程中产生焦炉煤气、高炉冶炼过程中产生高炉煤气、转炉喷吹过程中产生转炉煤气，除生产自用外仍然富裕大量煤气资源。其自备电厂多数采用全烧煤气锅炉燃烧钢铁生产过程中富裕的高炉煤气、转炉煤气及焦炉煤气产生蒸汽用于发电。 因高炉煤气、转炉煤气及焦炉煤气在进入锅炉燃烧前已进行了相关脱硫、除尘等处理，因此全烧煤气锅炉正常燃烧过程中二氧化硫排放浓度并不高，通常小于100mg/Nm如图1为某台未脱硫全烧煤气锅炉烟气排放中二氧化硫小时均值。

图1 某台全烧煤气锅炉二氧化硫小时均值

随国家环保管控逐步提升，市面上脱硫技术也越来越多，如石灰/石灰石-石膏法、氨-硫铵法、循环流化床法（CFB）、旋转喷雾干燥法（SDA）、活性炭法、小苏打脱硫（SDS）、高压脉冲等离子体脱硫（PPCP）等众多脱硫技术，通过工艺方案比较，结合钢铁企业中 自备电厂实际情况，考虑技术成熟度、占地面积大、投资等因素， 个人认为小苏打干法脱硫因其占地小、设备少、对原锅炉系统改动小等优点适合应用于全烧煤气锅炉。

一、小苏打干法烟气脱硫工艺

小苏打干法烟气脱硫是比利时索尔维(SVY)公司开发的烟气脱硫技术，该工艺以小苏打（NaHCO3）为脱硫剂，其工艺原理是将碳酸氢钠送入磨机进行研磨，磨制成粉状的小苏打经风机喷入锅炉尾部烟道与烟气充分接触，受热发生激活反应，变成多孔状的物质， 然后通过化学反应吸收烟气中的二氧化硫（SO2），并同时吸附重金属及二恶英等污染物，脱硫后的烟气携带高浓粉尘，进入布袋除尘器净化后经烟囱排放。采用碳酸氢钠为脱硫剂，包含两个化学反应过程：一是热激活及吸收二氧化硫。热激活过程：碳酸氢钠与热烟气接触，快速转换成碳酸钠，从而获得大的比表面积及多孔性物质。二是碳酸氢钠经激活转化成多孔性“活性碳化物”，可提高二氧化硫与脱硫剂的接触面积，加快化学反应速度，适合中和二氧化硫等酸性气体（盐酸、 氟酸等）。同时，多孔性的脱硫灰，具有很强的吸附能力，可吸附重金属，二恶英/呋喃（PCDD/F），以及其它挥发性有毒有机物（VOC）。其化学反应式如下：2NaHCO3 加热→Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 + SO2 +2 1O2→ Na2SO4 + H2O + 2CO2 其工艺流程是将碳酸氢钠送入磨机进行研磨，将粒径控制在＜ 20μm（90%），研磨后的小苏打粉末送入烟道内，反应脱硫之后的烟气进入布袋除尘器，其中的烟尘一起被捕集，净化后烟气进入烟囱排放。图2为小苏打干法脱硫工艺流程图。

图2 小苏打干法脱硫工艺流程图

二、小苏打干法烟气脱硫应用实践

某钢铁企业自备电厂2019年由设计院EPC实施了两台220t/h高温高压全烧煤气锅炉的小苏打干法烟气脱硫，磨机选型时考虑一台磨机对应两台锅炉运行方式进行配备，选用了意大利进口GTS的 MD-40D研磨机，控制采用科远DCS，9月底投运一台，11月第二台投运。经过一段时间的运行摸索，我们发现一些方面存在一定的改进空间，为系统更稳定高效运行提供参考，具体如下。

1.系统启停程序改进：MD-40D空气分级研磨机是集成研磨功能和分级功能为一体的研 磨机，小苏打原料在磨机中被粉碎至所需的细度，研磨后的物料随着气流进入物料输送风机，物料/空气混合物通过管道吹入烟道中。为了保证物料/空气混合物顺畅地送入烟道，而不沉积在管道内，流速需达到20m/s。按照厂家说明书DCS设定了研磨机系统的自动启动、停止顺序控制图。表1为研磨机自动停止顺序控制图。

表 1 自动停止顺序控制图

自动停止顺序 Cycle7

振动 手动运行 M5000.10 Cycle6

补料 根据料位进行启动和停止：下料位 LS2000.20 启动， 上料位 LS2000.10 停止 M4000.10&M4000.20

螺杆进料机输送和搅拌电机 M2000.10&M2000.20 Cycle5 进料 &M2000.30

电磁计量泵 M6000.10 延迟 30S，

进入下一步“Cycle4 研磨” Cycle4

研磨 研磨电机 M1000.10 延迟 30S，进入下一步“Cycle3 分级” 分级电机 M1000.20 Cycle3 分级

气密封电磁阀 UV1000.10 延迟 10S，进入下一步“Cycle2 风机” Cycle2 风机 风机电机 M3000.10 延迟 20S，进入下一步“Cycle1 限位开关”

Cycle1 限位开关 研磨机限位开关是否处于合并状态 GS1000.10 自动停止顺序完成

自动启动顺序从原理到实践均满足要求。但是其自动停止程序 存在一定问题，按厂家提供的顺序控制图“Cycle3分级”停止后10 秒进入“Cycle2风机”停风机电机。实际运行时研磨机出口至烟道 的输送管道通常在50米左右，甚至达到100米，分级停止后10秒风机 很难将设备及管道内的物料/空气混合物全部送入至烟道内，造成输送管道内物料沉积结块而堵塞管道。物料沉积结块堵塞输送管道后脱硫系统无法使用，且小苏打结块后比较坚硬不易清理，需要热水浸泡后才易清理。因此一旦发生， 将造成脱硫系统长时间停役，导致环保超标排放，给生产运行带来巨大不利。为了杜绝类似情况的发生，我们对其自动停止顺序进行了改进， 分析研磨系统运行原理可知风机的作用是将物料/空气混合物送入烟道，延长其运行甚至不自动停止，可确保物料/空气混合物完全送入烟道，不利仅是增加了风机耗电，而送入烟道的空气量与锅炉总烟气量相比微乎其微，对锅炉引风机的影响可以忽略不计。分析利与弊，我们将自动停止顺序中“Cycle2风机”更改为手动停止。两小时内系统退出运行，风机不停，超过两小时风机运行半小时后停止。

1. 运行模式探索 设计之初我们就按照一套设备带两台锅炉运行（一拖二运行模式），在11月份两台设备均试运行完成后我们开始模式一拖二运行模式，发现完全能够满足环保排放要求。采用一拖二运行模式的优点， 一是一套设备处于备用状态，提高了系统的可靠性；二是介于我们 全烧煤气锅炉本身SO2排放浓度并不高，一对一运行模式很容易造成小苏打摩尔比上升，原料的浪费，一拖二模式可以节约小苏打原料的使用。若锅炉具备一拖二运行模式的建议设计之初加以考虑。

2. 磨机内部板结问题 按照厂家说明书研磨机的研磨腔应两周检查一次是否有结块， 在运行过程中还应每两周添加一次石灰，约3～5kg以用于冲涮研磨机和风机内部，延长系统清理周期。另外在磨机运行过程中添加丙二酮溶液防止物料在研磨机和风机中结块。试运行期间我们仅按照厂家说明书每两周进行一次研磨腔的清理，并未添加石灰和丙二醇溶液，运行一段时间内频繁出现磨机过电流跳闸，打开检查研磨腔出现结块现象。图3研磨腔结块现场照片。之后，我们在磨机运行时喷入丙二醇溶液，运行一段时间后发现仅简单喷入同样存在问题，在喷入口易结块。图4为喷入丙二醇一 段时间后研磨腔检查的现场照片，可以清楚看到喷入侧结块严重，

    

   发现结块后我们对喷入口进行了改进，增加一路雾化气，对喷入的丙二醇溶液进行雾化，改进运行两周后打开研磨腔进行检查未 发现明显结块，说明雾化喷入丙二醇溶液可以很好地延长清理周期。

3. 原料清洁度问题 在近半年的运行中另外一个非常值得注意的问题是碳酸氢钠原料的清洁度，若原料中带入异物，如吨袋边角料、塑料薄膜等，很容易造成卸料阀或螺旋输送机的卡涩，造成原料无法输送，系统故障。近半年我们已发生多次类似事件，针对此类故障，我们对加料口进行了改进，增加滤网进行原料的过滤，有效地减少原料异物带入造成设备故障。

4. 料仓搭桥问题 因小苏打易吸潮板结，生产过程中小苏打由大料仓进入小料斗， 在通过螺旋输送机送入研磨腔中。运行过程中若SO2含量较低，小料斗中的小苏打可以满足连续数小时生产运行，造成大料仓间断性下料，常会出现不下料现象。虽然大料仓配备振动电机，但使用效果不佳，不下料时采用人工敲击料仓壁方法。为了减少劳动强度，后期改进使用旋转搅拌或反吹装置解决了此问题。

   三、 结语

   当前针对全烧煤气锅炉烟气脱硫技术诸多，各家企业应综合考虑自身生产、场地、产生固废利用等情况。本文主要浅谈了小苏打干法脱硫技术，我们在生产使用过程中遇到的一些问题以及采取的对策，供大家参考，以便更好地提高脱硫系统运行的稳定性和可靠性。

   参考文献：

   [1]崔艳芳,杜娟,王月华.我国钢铁企业环保诊断要点总结[J].中国资源 综合利用,2019(04):124-127.