旋转圆盘干燥机在火电厂脱硫石膏处理中的运用分析

张金果 蔡飞

摘  要：随着工业生产与大气污染矛盾日益突出，酸雨、雾霾、温室效应日益严重。其中焦炉烟气当中含有大量二氧化硫等有害化学物质，是大气污染的主要元凶。针对焦炉烟气对环境产生的污染问题，研发切实有效的脱硫方法迫在眉睫。目前旋转圆盘干燥机脱硫、脱硝技术已在实际生产中应用。实践证明通过该工艺处理后的烟尘，脱硫效果以及烟尘颗粒浓度显著改善，可以达到排放标准，且使用该方法脱硫后产生的废弃物可以二次利用。目前这一方法已被广泛使用。

关键词：旋转圆盘干燥机;火电厂脱硫石膏

引言：

目前国家已经针对工业生产中产生的环保问题推出一系列政策，以求达到绿色生产，节能减排，国家对作为大气污染的主要源头焦炉烟气也制定了相应的排放标准。大多数工业企业都会使用焦炉作为生产动力，而焦炉运行过程中会产生大量二氧化碳、氮氧化合物、粉尘等有害气体，对环境造成很大危害。为了减少烟气中有害气体的浓度，使排放达到合格标准，多种脱硫、脱硝方法已经被应用到生产当中。本文主要对该工艺的生产过程以及优缺点做主要分析。通过多次实验反复改进，该工艺已经基本成熟可以用于烟气脱硫脱硝。

一、旋转圆盘干燥机工艺介绍

1、工艺原理

在企业生产过程中，焦炉烟气大部分都是从下或侧方排出，经过管道阀门切换汇合后由总管排出。脱硫剂经过旋转圆盘干燥机脱酸后，均匀分散在总烟道内壁，当温度达到后脱硫剂体积变大与烟道内部气体充分接触发生反应，迅速脱去二氧化硫等有害气体中酸性物质，并可以将粉尘分离至除尘袋内进一步净化。经过处理后的烟气再进行下一步旋转圆盘干燥机脱硝反应。烟气中的氮氧化合物再经过与低温催化剂反应后生成氮气和水，在发动机动力下由烟道排出。

2、脱硫后化学反应物的二次利用

旋转圆盘干燥机所使用的复合脱硫剂与其他普通脱硫剂相比，它不仅副产物少，而且产物中主要以可以二次利用的硫酸钠为主，其占总产物的8～9成，其余为碳酸钠占1-2成。反应生成的副产物粉剂可以用作矿山固化剂原料;可以用作水泥制作当中增加水泥硬度;还可以替代纯碱用于玻璃工业、造纸业、纺织业、化学工业等等。使用旋转圆盘干燥机脱硫脱硝工艺，不但能够使烟气达到脱硫去尘的排放标准，而且生成的副产物对环境无危害，可以被其他厂家回收进行二次利用。

二、各脱硫脱硝工艺方法对比

实际工业生产过程中用到的脱硫脱硝方法主要有三種。

1.旋转圆盘干燥机脱硫工艺流程

这一方法主要是将高效脱硫剂均匀分布弥散至烟道内部，然后提高温度增加脱硫剂体积使其与烟气充分接触发生反应，达到烟气脱硫脱硝效果。这一工艺主要是根据 HCI脱除干法系统研发改进，它的主要副产物为氯化钠，也可以被二次回收利用。目前旋转圆盘干燥机脱酸主要用于欧洲，通过不断开发改进，该工艺在煤电厂、垃圾焚烧、以及水泥制造等领域都得到很好的使用效果。使用该方法大大提高了脱硫脱硝效率、减少了工业废料和垃圾、副产物都可二次利用、投入使用成本低，该工艺值得被大力推广使用。

2.旋转圆盘干燥机脱硫工艺流程

旋转圆盘干燥机脱硫工艺很早以前就被研发使用。该工艺脱硫过程主要是将氧化钙、碳酸钠和水混合反应后得到氢氧化钙和碳酸钠，然后将其作为脱硫剂均匀喷洒至烟气管道内，迅速与管道内烟气发生反应，吸收烟气中的二氧化硫，达到脱硫效果。与此同时由于脱硫塔内温度比较高，脱硫剂迅速变成粉状固体，由除尘器收集回收。可以说该脱硫工艺过程简单可操作性强。使用该脱硫工艺的优点是脱硫效率高，操作简单，无毒害副产物产生。缺点是脱硫物遇高温易成固体，副产物不容易被回收利用。

3.活性炭干法脱硫脱硝工艺流程

活性炭干法脱硫脱硝主要是使用活性炭吸附烟气中的酸性物质，综合反应生成硫酸。另外活性炭可以将烟气中的氮氧化合物催化分解生成氮气和水。通过二氧化碳吸附生成的二氧化硫可以被加工成化工产品用于其他工业。使用该工艺的优点是被使用反应后的活性炭可以回收利用。缺点是温度降低后会产生大量污染废水。需要对废水进行二次治理，造成投资成本增加。通过比较分析多种脱硫脱酸方法，可以看出 旋转圆盘干燥机脱硫脱硝工艺的脱硝效率明显高于其他工艺且产生的副产物最少，副产物回收利用方便。所以无论是考虑到投入成本还是操作可行性，旋转圆盘干燥机工艺都是工业生产中最被值得使用的脱硫脱硝方法。

三、旋转圆盘干燥机工作原理

旋转圆盘干燥机就是先利用脱硫剂与管道内烟气发生反应，脱去烟气中二氧化硫等酸性物质，再使用脱硝催化剂对粉尘进行脱硝处理，使烟气经过脱硫脱硝两次处理后符合排放标准。

1.旋转圆盘干燥机脱硫工艺主要技术要求

旋转圆盘干燥机脱硫工艺灵活性比较高，即使脱硫系统停止运行，也不会影响烟气管道内脱硫工作。系统运行稳定，工艺操作简单。主要操作技术要点如下。

（1）脱硫装置结构简单，占地面积小，投资成本少。

（2）系统运行稳定性好，无需频繁维修检测。

（3）该工艺运行无需加入水，全程保证系统干燥，增加系统使用寿命。

（4）脱硫标准达到国家烟气排放标准以上。系统灵活性高，该工艺能够适应各种焦炉工作，随时根据排放标准进行内部调整。

（5）产生的副产物，对环境没有污染，可以进行二次利用。

（6）系统设有健全的紧急故障方案，能最大限度地保证系统正常运行。

2、中低温脱硝工艺主要技术要求

烟气在管道内先经过脱硫再进行低温脱硝，脱硝催化剂结构稳定使用时间长，脱销效果明显。当脱销系统进行一段时间稳定运行后，为防止催化剂表面沉积较多，可以将脱硝催化剂返场重制，既解决了催化剂废物处理问题，又降低了投入生成本。

四、脱硫脱硝工艺系统主要结构

烟气脱硫、脱硝系统由以下几个部分组成：

（1）投放旋转圆盘干燥机脱硫剂装置。

（2）除尘及配套设施。

（3）脱硝装置及配套设施。

（4）脱硫脱硝系统辅助设备设施。

（5）消防、监测、仪表盘、通信等综合防控系统。

五、使用脱硫脱硝系统的影响

以火电厂进行的旋转圆盘干燥机焦炉烟气脱硫脱硝技术项目为例，进行数据跟踪和反馈来具体对这一工艺分析与总结：

1.烟气排放数据

项目主要设置泄漏率为5%的前提下烟气净化处理能力，不断挑战更低排放标准，完善改进工艺流程。

2.工艺脱硫石膏效率

使用该工艺项目进行烟气脱硫脱硝处理，操作后烟气二氧化硫、氮氧化合物以及烟气颗粒浓度都低于正常排放标准。该标准完全可以满足日益严苛的环保要求。

3.在实际生产的中使用效果

该企业于2018年正式启用该项目。通过长时间对焦炉烟气管道入口出口的监测可以发现，烟气中含酸、氮指标都在标准范围内，经过长时间试运行以及多次考核，该项目达到验收标准，可以正式投入使用。脱硫顾名思义就是脱去燃料中的硫成分，净化烟气排放过程，减少有害气体的排放减少大气污染，保护环境。脱硫方法有很多种，一般有燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫、燃烧后脱硫等三种。随着人们对生存环境要求的提高，经济发展对工业生产技术要求的提高，工业生产与环境污染矛盾加深，人们对能源的使用与开发产生了新的思考。煤炭是19世纪工业发展的主要原材料，但是煤炭燃烧时产生的大量煤烟含有二氧化硫等有害气体已经对环境造成严重威胁，它可以形成酸雨、带来温室效应、增加可吸入颗粒等，所以开发新能源，降低煤炭等材料中有害气体排放已经被逐渐提上日程。随着人们环保意识增强，很多烟气脱硫工艺已经被应用到实际生产当中，对减少废气排放，改善环境污染有着重要意义。脱硫过程必须使用脱硫剂，脱硫剂就是指能够脱除燃料中游离的二氧化硫、三氧化硫等硫氧化物藥剂，比如石灰，石灰石等。一般去除窑内烟道中的二氧化硫脱硫剂多使用的是比较便宜的石灰质药剂配置而成的碱性溶液。化工厂和冶炼厂等经常使用的是碱性硫酸铝等溶液作为脱硫剂，它可以通过分解还原后重新循环利用。碳酸钙作为脱硫剂，在回转窑内脱硫反应过程中达到一定温度后分解成氧化钙、有机硫等化学物质，来促进硫酸盐分解得到硫。一般碳酸钙进行分解的最低温度在950℃左右，达到或大于这个温度就可以进行脱硫反应了。当温度高于1250℃时就会影响脱硫反应，所以脱硫过程温度要保持在950℃至1250℃之间。

六、旋转圆盘干燥机的工作效率

1.旋转圆盘干燥机处理脱硫石膏的应用

主要是利用石油焦等原材料在煅烧炉中经过1250℃高温进行空气阻隔煅烧。当石油焦经过煅烧后粉末电阻值符合要求后再经过一定工艺手段处理，与沥青进行混合产出的化学物质加入到模具内振动得到生坯，然后在1200℃温度下在回转窑内断烧得到用于铝电解槽的预培阳极。这一生产工艺会产生二氧化碳、沥青烟等可燃气体，但是到目前为止没有成熟的办法解决这一问题，所以很少有达标投产案例。

2.脱硫系统简介

目前市面上的大多数旋转圆盘干燥机系统设计、设备生产以及建设组装主要由吉林省、汨罗市、黑龙江省的三家公司负责。这一系统主要采用钠-钙双碱法脱硫工艺，脱硫率和除尘率以及装置的使用率均可接近100%，大大提高了旋转圆盘干燥机碳硫排放标准。

七、旋转圆盘干燥机主要问题分析

回转窑脱硫设备在实际使用中主要存在以下问题：

1.系统指标不合格

第一次进行脱硫系统调试时回转窑并没有进行满负荷运作，只启动半运行状态。它的脱硫效率极低，只能达到三成，入口和出口的二氧化硫以及粉尘浓度都不合格。第二次进行脱硫调试实验室时还是要使旋转圆盘干燥机进行半运行状态，脱硫效率仅提高了两成。出入口的二氧化硫及粉尘排放程度都不符合要求。后续虽然对脱硫设备进行了升级改进，但是仍达不到脱硫指标。

2、脱硫过程浓缩泵动力不足

吸收塔地沟漏水下沉、大部分时间停止运行用于沉渣清理以及环境指标不合格。系统只工作三天就必须停止进行沉渣处理长达十天或十天以上，严重阻碍了脱硫工作进程。

4.旋转圆盘干燥机长期不使用会造成烟气泄漏

从而腐蚀系统内部零件。脱硫系统工作时间短维修时间长，四分之三的时间都用于机械维修保养，停产时内部烟气无法及时排出，造成系统内部零部件腐蚀损坏掉落，形成了恶性循环，进一步延长脱硫系统停产时间。

八、旋转圆盘干燥机使用过程分析

1.双碱法会在 pH值达到一定数值后降低亚硫酸钙溶解率，无法生成石膏用于脱硫物脱水。为保证其正常运行，pH值需要达到10左右，但是主要问题就出在这儿，当pH值达到6.75以后，钙几乎就不溶解了，不会进行氧化还原反应，也就无法生成石膏。目前这一矛盾问题还无法解决，不能找到一个方法既可以保证脱硫过程顺利开展，又可以同时完成脱硫物脱水。

2.系统内因亚硫酸钙浓度高而堵塞无法连续运行。脱硫过程中会进行多次化学反应，产生多种化学物，而这些化学物中间又会进行二次反应，比如亚硫酸钙，它的大量产生会阻塞系统运行，阻碍脱硫工作，继续进行。

3.脱硫过程中产生的二氧化碳会与浆液中的氢氧化钙等反应而生成碳酸钙造成脱硫失效，二氧化碳与钠和钙的二次反应使脱硫剂无法继续使用造成浪费，大大降低了脱硫效率，提高了脱硫成本。

4.双碱法由于设计缺陷循环泵动力不足不仅无法提高循环量，脱氧剂还不断与窑没气体反应，所以即使再加大脱硫剂剂量也无济于事，无法增加脱硫量。由于种种原因和缺陷，双碱法还不是最适合用于现在脱硫工作的方法。双碱法脱硫技术脱硫效率低且不能长时间运行，运行时产生的化学物易造成内部堵塞，实用性和稳定性都很差。简单概括双碱法是运用钠基脱硫法进行塔内脱硫，由于此方法碱性较强，在脱硫后与二氧化硫反应产生大量化学物结晶，造成系统内部堵塞。现在工业在崛起的同时对环境造成严重污染，国家在展开环境治理的同时制定了一系列工厂生产环保系统安装标准以及环境数据监测制度。要求各工业生产企业严格按照标准执行。在此条件下双碱法脱硫技术已经无法满足环保标准，终将被新的脱硫技术取代，渐渐退出历史舞台。

结论：

为保证企业生产符合国家环保标准，多种脱硫脱硝生产工艺在工业生产中被使用。脱硫顾名思义就是脱去烟气中的硫成分，净化烟气排放过程，减少有害气体的排放。随着人们对生存环境要求的提高，经济发展对工业生产技术要求的提高，工业生产与环境污染矛盾加深，人们对能源的使用与开发产生了新的思考。目前大多数工业生产使用锅炉作为主要动力，它运行时产生的烟气含有二氧化硫等有害气体已经对环境污染造成严重威胁，它可以形成酸雨、带来温室效应、增加可吸入颗粒等，所以开发新能源，净化有害气体排放已经被逐渐提上日程。本文介绍的旋转圆盘干燥机在火电厂脱硫石膏处理，脱硫效率高，副产物少，副产物还可以进行二次回收利用，这一工艺向降低大气污染，有效治理环境迈出重要一，这一方法值得被广泛推广使用。

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基金项目：

学院课题—自然科学类重点课题