钠碱法硫酸尾气处理装置改造的生产实践

丘敢兴，万学武

（奎屯铜冠冶化有限责任公司，新疆奎屯 833200）

新疆某公司是一家硫铁矿制酸企业，设计硫酸产能400 kt/a。制酸采用绝热蒸发、稀酸洗涤净化、“3+1”二转二吸工艺，尾气处理采用钠碱法脱硫工艺。

硫酸尾气除含有大量无害的O2、N2外，还含有少量的SO2、SO3及硫酸雾、颗粒物等有害物质。现有硫酸尾气脱硫采用钠碱法工艺，能够很好地控制尾气中的SO2浓度满足GB26132—2010《硫酸工业污染物排放标准》要求，但尾气中其他要求严格控制的指标如颗粒物质量浓度最高可达70 mg/m3，正常运行时在50 mg/m3以上；硫酸雾质量浓度在 20 mg/m3左右。按照新疆维吾尔自治区最新排放要求，奎屯地区需严格执行最新特别排放限值要求，即 ρ(SO2)≤200 mg/m3，颗粒物（ρ）小于等于 30 mg/m3，硫酸雾（ρ）小于或等于 5 mg/m3。为满足自治区尾气排放控制标准，实现该企业可持续发展，必须对尾气脱硫工艺进行升级改造。

1 钠碱法原理及工艺流程

钠碱法是硫酸尾气治理最常用、最普遍的方法之一，广泛用于各种烟气脱硫[1]。钠碱法脱硫工艺的原理是用氢氧化钠或碳酸钠的水溶液作为吸收剂，与二氧化硫反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠继续与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，主要反应为：

反应生成的吸收液为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合液。由于其利用价值较低和产生的量较少，考虑将其部分开路送往废水处理车间处理。

钠碱法尾气脱硫工艺流程见图1。

图1 钠碱法脱硫工艺流程示意

钠碱法脱硫工艺主要特点：

1）吸收效率较高，可达95%以上，脱硫剂不易挥发，但需及时将部分亚硫酸钠和硫酸氢钠开路，否则易造成喷嘴堵塞和塔内结晶现象，影响吸收效率。

2）工艺流程简单成熟，SO2排放指标控制灵活，反应速度快。

3）脱硫剂易得，但目前价格较高，运行成本也较高。

4）脱硫系统一次性投资较低。

2 钠碱法尾气脱硫运行中存在的主要问题

目前，生产系统运行正常，尾气ρ（SO2）排放控制在150 mg/m3以下，具体排放数据见表1。

由表1可以看出：正常生产时，尾气SO2可以满足排放限值要求，而颗粒物和硫酸雾这2项指标偏离排放限值较多，必须采取合理的处理措施，否则该生产装置面临着被迫关停的风险。

表1 装置正常运行时的尾气排放数据

3 工艺方案的选择及特点

3.1 工艺方案的选择

原制酸系统尾气中颗粒物和硫酸雾这2项指标均不能满足排放限值的要求，所选择的工艺和设备必须具有同时降低这2项指标的能力，就调研结果来看，在尾气脱硫后部增加湿式电除尘器或者采用丝网除沫器都可以达到要求。

改造于2019年6月份实施，决定采用在脱硫塔后部增加湿式电除尘器的方案，尾气处理系统总体为钠碱法脱硫塔+湿式电除尘器工艺。

湿式电除尘器设置于脱硫设施与烟囱之间，用于去除脱硫后饱和湿烟气中的烟尘、气溶胶等细微颗粒。在湿式电除尘器的阳极和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，电晕线周围产生电晕层，电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子，这个过程叫电晕放电；随饱和湿烟气进入其中的尘（雾）粒子与这些正、负离子相碰撞、凝并而荷电，荷电后的尘（雾）粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，向阳极运动；到达阳极后，将其所带的电荷释放掉，尘（雾）粒子就被阳极所收集，进而通过水冲刷的方式将其清除[2]。

3.2 湿式电除尘器特点

1）无二次污染、运行成本低。湿式电除尘器在运行过程中所有的冲洗水均可循环利用，作为脱硫系统工艺补充水使用。

2）除尘、除雾性能优良。湿式电除尘器的除尘、除雾效率均能符合设计要求，除尘、除雾效率最高可达99.7%以上。湿式电除尘器出口烟气硫酸雾质量浓度可达 3 mg/m3以下，含尘质量浓度可达2 mg/m3以下。

3）耐腐蚀性能优良，使用寿命长。由于湿式电除尘器采用耐腐蚀、耐磨材料制作，正常使用寿命可超过20年。

4）电气性能优良。由于湿式电除尘器阳极具有高导电性，特别是配合高效阴极线，是处理高含酸雾、高含尘、高流速烟气的最佳设备。

4 设计的工艺条件及流程

湿式电除尘器系统设计工艺参数见表2。

表2 湿式电除尘器设计工艺参数

改造后的工艺流程如图2。

图2 改造后的工艺流程示意

5 改造后的运行情况

项目于2019年6月10日改造完成，系统于6月29日投产运行，经过3 d的调试，设备运行状态良好，各项指标达到了设计要求。

具体运行结果见表3。

技改实施后，设备运行稳定，颗粒物和硫酸雾两个支点监控指标明显下降，远远低于新疆维吾尔自治区最新特别排放限值要求。实际运行电耗为35 kW/h，水耗为0.2 m3/h。该项目的成功改造，为生产系统的长期运行创造了必要条件，也为地区减少环境污染、大气治理作出了重要贡献。

表3 装置改造后正常运行时的尾气排放值

6 结语

湿式电除尘器在硫酸尾气治理中的成功应用，使硫酸装置尾气排放中颗粒物和酸雾这2个重要指标都达到了新疆地区《硫酸工业污染物排放标准》的最低排放限值要求。减少了污染物排放，为大气治理作出了贡献，也为同行业硫酸尾气治理提供了一个切实可行的成功案例，具有一定推广借鉴意义。