磚瓦工業(yè)廢氣中SO2主要來源于燃料煤中硫及原料（煤矸石）中硫。高溫時(shí)，燃料或原料中一部分硫固定到磚坯中，一部分硫以SO2形態(tài)釋放到窯爐煙氣中。由于SO2來源于原料或燃料，最經(jīng)濟(jì)有效的污染控制方式是從源頭減少原料或燃料中硫的含量。只有當(dāng)源頭控制無法滿足達(dá)標(biāo)排放要求時(shí)，再采用末端治理技術(shù)即煙氣脫硫。

煙氣脫硫可分為濕法、干法和半干法，其中濕法脫硫因脫硫效率高、有廣泛的適應(yīng)性，在電力、鍋爐、爐窯等多個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。濕法脫硫方法根據(jù)脫硫劑的不同又分為多種，其中適用于工業(yè)爐窯的濕法脫硫主要有石灰法、鈉鈣雙堿法、氧化鎂和石灰石法等工藝，石灰石法因工藝系統(tǒng)復(fù)雜等原因，不適用于磚瓦工業(yè)脫硫。其他三種方法可根據(jù)各地脫硫劑等實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較后選擇使用。本文就磚瓦行業(yè)使用最為廣泛的雙堿法脫硫技術(shù)原理、工藝流程進(jìn)行介紹，就影響脫硫效率的因素進(jìn)行分析，使雙堿法煙氣脫硫在磚瓦行業(yè)中更好地得到應(yīng)用，磚瓦企業(yè)更好地實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放。

1、雙堿法脫硫技術(shù)原理介紹

雙堿法脫硫一般是指“鈉鈣雙堿法”。用鈉堿做吸收液在脫硫塔內(nèi)直接和SO2反應(yīng)，在塔外通過鈣堿進(jìn)行置換后重新獲得鈉堿再和SO2反應(yīng)。鈉堿在脫硫系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用，只需要定期少量補(bǔ)充。

雙堿法是在石灰石膏法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而產(chǎn)生的新方法，主要改進(jìn)了石灰石膏法結(jié)垢和堵塞嚴(yán)重的問題。脫硫系統(tǒng)啟動時(shí)以鈉堿吸收SO2，吸收后的廢液用Ca(OH)2液再生，吸收液再生后循環(huán)使用。雙堿法具有脫硫效率高、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，相比石膏法，雙堿法結(jié)垢少、堵塞少。

雙堿法比傳統(tǒng)濕法脫硫有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）清液吸收，減少動力消耗；（2）吸收劑的再生和脫硫副產(chǎn)物的沉淀在塔外，減少了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性；（3）可采用高效的板式塔或填料塔代替漿液法目前廣泛使用的噴淋塔；（4）脫硫效率較高(一般在90%以上)。

雙堿法缺點(diǎn)主要是Na2SO3氧化副反應(yīng)產(chǎn)物Na2SO4不能再生，需不斷補(bǔ)充鈉堿，增加運(yùn)行費(fèi)用。

雙堿法煙氣脫硫工藝主要反應(yīng)過程和反應(yīng)方程式如下：

（1）鈉堿和SO2間的脫硫反應(yīng) 

2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O ①

Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 ②

（2）硫酸（氫）鈉的氧化副反應(yīng)

Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 ③

NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 ④

（3）鈉堿的再生過程反應(yīng)

Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3  ⑤

Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3??H2O +3/2H2O  ⑥

（4） 硫酸鈣的氧化過程反應(yīng)

CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 ⑦

 2 脫硫工藝參數(shù)的確定

脫硫裝置工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)爐窯容量和負(fù)荷變化、燃料品質(zhì)和變化趨勢以及排放標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)全面分析優(yōu)化后確定。脫硫工藝路線選擇應(yīng)在排放指標(biāo)滿足環(huán)保管理要求的前提下，優(yōu)先考慮脫硫裝置長期運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。當(dāng)煙氣含塵量較高（>400mg/m3）時(shí)，煙氣應(yīng)先進(jìn)行預(yù)除塵或通過工藝改進(jìn)減少煙氣含塵量。

脫硫裝置的設(shè)計(jì)脫硫效率應(yīng)≥90%，以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。雙堿法脫硫與石灰法脫硫裝置的主要參數(shù)比較見表1。

表1    兩種脫硫方法工藝參數(shù)的比較

*數(shù)據(jù)來源《工業(yè)鍋爐及窯爐濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范（HJ462-009）》

3 脫硫劑的選擇

脫硫劑是選擇脫硫方法的重要依據(jù)。脫硫劑的選擇應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)乜捎玫母鞣N脫硫劑資源、運(yùn)輸條件，并結(jié)合脫硫副產(chǎn)物的利用與處置情況、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)等綜合比選后確定。

雙堿法中鈣基脫硫劑可選用商品石灰或電石渣，當(dāng)磚瓦企業(yè)周邊有可靠的新鮮電石渣可利用時(shí)，宜優(yōu)先選用電石渣作脫硫劑，電石渣中Ca(OH)2含量宜>75%（干基）；選用石灰做脫硫劑時(shí)，CaO含量宜>75%（干基）。通常建筑用CaO含量或活性較低，不宜做雙堿法脫硫劑使用。磚瓦的燒結(jié)溫度和時(shí)間與石灰的燒結(jié)溫度和時(shí)間近似，只要磚瓦企業(yè)有石灰石，可以嘗試?yán)么u瓦窯自己燒石灰，這樣在降低脫硫劑成本的同時(shí)可以保證石灰的活性，有利于提高脫硫效率。磚瓦行業(yè)鈉堿可選用一般工業(yè)NaOH或Na2CO3。

4 脫硫工藝系統(tǒng)及流程

脫硫裝置一般由漿液制備與輸送系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)、自控和在線監(jiān)測系統(tǒng)等組成，其工藝流程見圖1。

來自磚瓦窯的煙氣從側(cè)面進(jìn)入脫硫塔，然后被由上而下的噴淋液以逆向接觸方式反應(yīng)吸收。如果塔內(nèi)布設(shè)三層噴淋，最上面一層噴淋液來自清液池，下面兩層噴淋液來自塔底循環(huán)區(qū)。經(jīng)脫硫后的凈煙氣，經(jīng)過除霧器脫水后通過煙囪排入大氣。脫硫后的塔底液一部分通過循環(huán)泵進(jìn)行自身循環(huán)噴淋，一部分輸送到塔外與投入的石灰漿液進(jìn)行鈉堿再生反應(yīng)，同時(shí)生成副產(chǎn)物CaSO3，再通過空氣氧化過程生成CaSO4。再生池內(nèi)的漿液溢流到沉淀池進(jìn)行固液澄清分離，沉淀池上層的清液溢流到清液池，與鈉堿泵補(bǔ)充來的新鮮氫氧化鈉混合后，通過回流泵輸送到脫硫塔噴淋層；沉淀池下層沉淀的CaSO3等泥渣分別通過刮泥機(jī)聚集，由渣漿泵輸送到真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行固液分離；分離出的液態(tài)組分經(jīng)地坑泵輸送到沉淀池循環(huán)利用。

鈉鈣雙堿法脫硫工藝圖

4.1 漿液制備與輸送系統(tǒng)

石灰漿液細(xì)度應(yīng)保證200目90%的過篩率，如果不能保證應(yīng)設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)。采用電石渣等堿性廢渣時(shí)，應(yīng)設(shè)置脫硫劑預(yù)處理系統(tǒng)。

漿液罐/池應(yīng)采取可靠的防腐措施，裝設(shè)防沉積裝置，如加裝漿液式攪拌器、氣力/水力攪拌裝置等。漿液管道上應(yīng)有排空和停運(yùn)后的沖洗設(shè)施。

4.2 煙氣系統(tǒng)

磚瓦窯爐排煙溫度有較大波動，在脫硫塔原煙氣入口宜采用急冷噴淋降溫裝置，使煙氣溫度保持在90℃以下，入口處材料需經(jīng)過特殊處理，既保證耐高溫的沖擊，還耐腐蝕、耐磨損。與脫硫后的低溫濕煙氣接觸的煙道和煙囪應(yīng)采取必要的防腐措施，并設(shè)疏水裝置。

4.3 SO2吸收系統(tǒng)

吸收系統(tǒng)由脫硫塔、漿液循環(huán)系統(tǒng)、塔內(nèi)除霧器、沖洗系統(tǒng)等組成，是脫硫系統(tǒng)的核心。每條窯宜獨(dú)立配置一臺脫硫塔。脫硫塔及內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防磨、防腐。

脫硫后煙氣不能直接進(jìn)煙囪，應(yīng)經(jīng)除霧器脫水后進(jìn)入煙囪，除霧器宜設(shè)置在脫硫塔內(nèi)并設(shè)置清洗裝置（防堵塞），除霧器的形式應(yīng)充分考慮檢修方便，其出口煙氣中霧滴的設(shè)計(jì)濃度宜小于75mg/m3。除霧器的設(shè)計(jì)應(yīng)符合《濕法煙氣脫硫裝置專用設(shè)備 除霧器》JB/T10989的有關(guān)規(guī)定。

循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)主要?jiǎng)恿ο狞c(diǎn)，應(yīng)選用能效高、質(zhì)量好的產(chǎn)品保證其長期穩(wěn)定運(yùn)行，并且要考慮有備用。為過濾掉大顆粒物質(zhì)減少對泵的磨損，在循環(huán)泵入口宜加裝過濾網(wǎng)。

4.4 脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)

采用石灰等鈣基脫硫劑時(shí)，脫硫副產(chǎn)物為石膏漿(固體含量約20％)，主要成分有CaSO3、CaSO4、部分被氧化后的Na2SO4及各種灰分，應(yīng)進(jìn)一步對脫硫副產(chǎn)物進(jìn)行氧化，應(yīng)將氧化后的脫硫副產(chǎn)物送回到生產(chǎn)原料工段。有些企業(yè)沒有氧化工序，造成渣水難以分離，循環(huán)回脫硫塔的CaSO3很容易在噴嘴、除霧器和管道中結(jié)垢，造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。

CaSO3氧化是雙堿法脫硫工藝中很重要的化學(xué)過程，氧化效率受反應(yīng)時(shí)間、溫度、初始pH值、攪拌強(qiáng)度、曝氣量和固體含量等多方面因素的影響。張立冬等開展了雙堿法CaSO3氧化效率方面的實(shí)驗(yàn)研究，得出如下結(jié)論：

（1）反應(yīng)時(shí)間。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，氧化效率逐漸提高，但反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2h以后氧化效率提高幅度很小，所以工程上可以選擇2h的反應(yīng)時(shí)間；

（2）初始 pH值。初始pH值對氧化效率的影響比較顯著，在較低和較高pH值下，CaSO3的氧化效率都很低，適宜的pH值范圍為5.0～5.5；

（3）反應(yīng)溫度。在低溫度范圍內(nèi)，升高溫度會提高CaSO3的氧化效率，但當(dāng)溫度大于60℃后，CaSO3氧化效率隨著溫度的升高而下降，適宜溫度可控制在50℃左右；

（4）攪拌強(qiáng)度。較低和較高的攪拌強(qiáng)度都會使氧化效率降低，從結(jié)果考慮可以選擇 450 r/min左右的攪拌強(qiáng)度；

（5）曝氣量。曝氣量較小時(shí)，氣泡產(chǎn)生量少，氣液接觸不充分，氧化效率較低；增大曝氣量，氣泡增多，氧化效率升高，但繼續(xù)增大曝氣量并不會使氧化效率一直升高，且氣量大風(fēng)機(jī)能耗增加。實(shí)驗(yàn)中選擇450mL/min左右為宜。工程上則要根據(jù)設(shè)備的大小、漿液體積以及深度適當(dāng)?shù)剡x擇；

（6）固體含量。固體含量越低氧化效率越高，在實(shí)際情況中不能單純要求氧化效率，要綜合考慮各種因素，工程上一般可以選擇固體含量在8%～10%。

4.5 自控和在線監(jiān)測系統(tǒng)

自控系統(tǒng)應(yīng)對脫硫裝置的脫硫劑濃度、脫硫液pH值、液位、煙氣溫度、循環(huán)泵電流、物料消耗等主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。其中，關(guān)鍵工藝控制參數(shù)如脫硫劑的濃度、脫硫液pH值、液位等應(yīng)進(jìn)行自動調(diào)控。多套脫硫裝置宜合用一套控制系統(tǒng)集中控制。

脫硫裝置入口和出口煙道應(yīng)按《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》GB/T 16157等要求合理設(shè)置檢測孔，并配套建立永久性檢測采樣平臺。

目前磚瓦企業(yè)安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)的磚瓦窯數(shù)量還很少，但火電、水泥、鋼鐵、玻璃等行業(yè)企業(yè)幾乎都已安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測數(shù)據(jù)以每小時(shí)1次的頻率上傳到各級環(huán)保局網(wǎng)站，大家都可以從環(huán)保局網(wǎng)站公開信息查看到時(shí)時(shí)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。在線監(jiān)測設(shè)施已成為各級環(huán)境管理部門實(shí)施環(huán)境監(jiān)管的重要手段?？梢灶A(yù)見，在未來幾年內(nèi)磚瓦窯將會大規(guī)模安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)。因此，磚瓦企業(yè)在選擇脫硫方法及設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)把低價(jià)中標(biāo)作為首要因素，而應(yīng)將脫硫系統(tǒng)能夠長期和穩(wěn)定運(yùn)行作為重要依據(jù)。

5 影響脫硫效率因素的分析

雙堿法脫硫是一種比較成熟的脫硫技術(shù)，但要保證脫硫設(shè)施長期良性運(yùn)行，達(dá)到滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求的脫硫效率并不容易，原因是多種多樣的，主要有：

（1）工藝設(shè)計(jì)不合理。脫硫公司在設(shè)計(jì)過程中，未能結(jié)合實(shí)際認(rèn)真測算企業(yè)在正常生產(chǎn)狀況下煙氣的排放量、煙氣濃度、SO2排放量，導(dǎo)致設(shè)計(jì)能力不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；

（2）沒有自動控制。企業(yè)操作人員知識水平不能適應(yīng)治理技術(shù)操作的需要，對治理工藝原理不懂，憑感覺加藥，使反應(yīng)池內(nèi)脫硫液pH值不穩(wěn)，當(dāng) pH值過小時(shí)煙氣不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，當(dāng)p H值過大造成設(shè)備腐蝕；

（3）除渣操作不及時(shí)。脫硫液循環(huán)池內(nèi)底渣沒有及時(shí)清運(yùn)，在池內(nèi)越積越多，不能為鈉堿的再生提供足夠的反應(yīng)空間，直接影響脫硫效率；

（4）脫硫塔內(nèi)結(jié)垢。雙堿法煙氣脫硫工藝的特點(diǎn)之一是利用溶解度大的原理，解決結(jié)垢問題，然而有些企業(yè)在煙氣脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行以后，出現(xiàn)結(jié)垢阻塞噴霧器的情況，造成運(yùn)行阻力增大，使脫硫效率下降。

造成脫硫裝置結(jié)垢的主要原因?yàn)橐皇浅恋沓仄?，含塵廢水在沉淀池停留時(shí)間相對較短，導(dǎo)致CaSO3和部分被氧化的CaSO4沉淀不完全，灰渣沉淀不徹底，進(jìn)而從清液池進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，產(chǎn)生結(jié)垢。二是加入的CaO量過多，加入CaO量應(yīng)以與Na2SO3和NaHSO3反應(yīng)完全為準(zhǔn)，當(dāng)加入過量，CaSO3和CaSO4以低濃度(過飽和沉淀)進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，易在塔內(nèi)結(jié)垢。

解決脫硫裝置結(jié)垢的辦法：增加現(xiàn)有沉淀池容積或串聯(lián)增加二級沉淀池，使含塵廢水在沉淀池有充足的沉淀時(shí)間。完善現(xiàn)有的脫硫工藝操作規(guī)范，控制再生池CaO的加入量，以再生池的PH值控制在10~10.5左右，既保證脫硫效率也減少了CaSO3和CaSO4以低濃度(過飽和沉淀)進(jìn)入脫硫塔內(nèi)。

（5）隨意停運(yùn)脫硫設(shè)施。為降低運(yùn)行成本，有些企業(yè)不按規(guī)程操作，環(huán)保工作人員不在時(shí)擅自停運(yùn)脫硫設(shè)施，環(huán)保工作人員到現(xiàn)場檢查時(shí)脫硫設(shè)施再臨時(shí)運(yùn)行。造成脫硫效率不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，還可能造成脫硫塔及管理的堵塞等。

6 結(jié)束語

磚瓦行業(yè)的煙氣脫硫是近幾年伴隨著《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施而大規(guī)模開展的，目前，行業(yè)內(nèi)主流的脫硫除塵方法采用濕法脫硫除塵一體化的雙堿法空塔噴淋。雖然工藝類似，但脫硫除塵效率卻相差很多，即使是同一家企業(yè)的同一條窯也可能相差幾倍。造成這種差異的因素是多種多樣的，每個(gè)企業(yè)應(yīng)針對自家的原因進(jìn)行診斷并采取合理的改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)污染物能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)。

此外，各地的環(huán)保要求不盡相同，滿足污染物排放標(biāo)準(zhǔn)只是基本要求，致力于磚瓦行業(yè)污染治理的環(huán)保公司應(yīng)高瞻遠(yuǎn)矚，開發(fā)出能夠滿足更嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)限值的脫硫除塵及脫硝技術(shù)。

好消息：現(xiàn)在環(huán)保查的嚴(yán)，很多企業(yè)關(guān)停整頓。新澤儀器生產(chǎn)的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)可與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，讓您通過環(huán)保局驗(yàn)收，達(dá)標(biāo)生產(chǎn)再無后顧之憂。聯(lián)系電話：18888368287（微信同號）