金志民，王道斌，張熙格，張舒予

杭州富陽某5 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，石灰質(zhì)原料采用當?shù)厥規(guī)r礦區(qū)的石灰石，礦石中的含硫量不穩(wěn)定，SO3數(shù)值在0.11%～0.20%之間變化，進廠石灰石的化學成分如表1所示。據(jù)測算，該生產(chǎn)線生料磨停運時，SO2排放濃度最高值可達500mg/Nm3，生料磨正常運行時，SO2排放濃度在300mg/Nm3左右。

表1 進廠石灰石的化學成分

2020年11月，浙江省生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布的《浙江省水泥行業(yè)超低排放改造實施方案》中規(guī)定，2025年6月底前，水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)煙氣SO2的排放濃度≯35mg/Nm3。為實現(xiàn)SO2超低排放，達到環(huán)保要求，該生產(chǎn)線配置了濕法脫硫系統(tǒng)。

1 濕法脫硫系統(tǒng)概況

1.1 系統(tǒng)簡介

該水泥生產(chǎn)線采用“石灰石-石膏”濕法脫硫工藝，窯尾廢煙氣經(jīng)窯尾大布袋除塵器除塵后，通過窯尾排風機接入脫硫系統(tǒng)，脫硫后的凈煙氣再返回至窯尾煙囪排放到大氣。該濕法脫硫系統(tǒng)使用窯尾大布袋收塵器收集的窯灰作為吸收劑，煙氣進入吸收塔與噴淋的石灰漿液逆向接觸，發(fā)生化學反應，除去煙氣中的SO2。吸收塔上部設(shè)有三級高效除霧器，經(jīng)過脫硫處理的煙氣通過除霧器后，除去清潔煙氣中所攜帶的霧滴。

同時，脫硫塔底部也在以強制氧化的方式將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣（石膏的雛形），氧化后生成的硫酸鈣溶液通過石膏排漿泵排出，進入終端的石膏脫水系統(tǒng)，最終形成的副產(chǎn)物為CaSO4·2H2O。

1.2 運行標準及運行效果

脫硫系統(tǒng)執(zhí)行最新國家標準規(guī)定的同時，還應符合杭州市的大氣污染物排放標準要求。

脫硫系統(tǒng)驗收標準：窯尾煙囪的SO2排放濃度（脫硫前的SO2濃度≤500mg/Nm3，O2濃度含量基于10%）≤10mg/Nm3。

改造后，系統(tǒng)運行期間，脫硫塔進口SO2濃度值在220～360mg/Nm3范圍內(nèi)變化，SO2排放濃度始終＜10mg/Nm3。在3臺循環(huán)泵全部開啟的情況下，測試SO2排放濃度始終＜5mg/Nm3，該項目完全可以滿足超凈排放的設(shè)計要求。2020年11月份對脫硫系統(tǒng)進行了檢測，其運行指標遠優(yōu)于合同規(guī)定值。

2 濕法脫硫系統(tǒng)石膏脫水裝置介紹

2.1 石膏脫水裝置的構(gòu)成

石膏脫水裝置主要由石膏旋流器、真空皮帶脫水機和氣液分離器、水環(huán)式真空泵、濾液水箱及石膏倉（庫）組成，如圖1所示。

圖1 石膏脫水裝置的構(gòu)成及其工藝流程

（1）石膏旋流器

石膏旋流器安裝在真空皮帶脫水機的上部，利用強離心力實現(xiàn)石膏漿液的初步分離，可在各種負荷條件下，通過控制旋流子的數(shù)量，滿足入口最低漿液流量和壓力，或在漿液濃度變化（漿液濃度15%、20%、25%和30%）的條件下穩(wěn)定運行。

（2）真空皮帶脫水機

真空皮帶脫水機是充分利用物料重力和真空吸力實現(xiàn)固液分離的高效設(shè)備，需高位布置，與石膏旋流器放置在同一建筑物的不同層面。

（3）真空泵

每臺真空皮帶脫水機配置1臺水環(huán)式真空泵泵，與皮帶機就近布置。

（4）石膏儲存庫

石膏脫水裝置設(shè)置一個石膏倉（庫），作為臨時存放脫硫石膏用。石膏倉（庫）下部設(shè)有石膏裝運通道，可定期外運。

2.2 石膏脫水工藝流程

來自吸收塔的石膏漿液經(jīng)石膏排漿泵進入石膏旋流器，濃縮后的漿液再經(jīng)過真空皮帶脫水機脫水，脫水的同時對石膏進行沖洗，以滿足石膏綜合利用的品質(zhì)要求。脫水后石膏含水量＜15%（重量），送入石膏倉（庫）貯存。濾出液返回吸收塔作為補充水，以維持吸收塔內(nèi)的液面平衡，或者定期將部分濾出液注入篦冷機以保持脫硫系統(tǒng)水質(zhì)。旋流器的上清液送回吸收塔。具體流程見圖1。

石膏脫水裝置分為兩級，第一級為石膏旋流濃縮器，從旋流器至下級脫水設(shè)備的漿液固體含量為40%～50%；第二級為真空皮帶脫水機，經(jīng)真空皮帶脫水機脫水，生成滿足設(shè)計要求的石膏餅，石膏濾液水進入濾液回收水箱，通過濾液水泵送入篦冷機系統(tǒng)或吸收塔循環(huán)利用。

石膏脫水系統(tǒng)配備相應的沖洗設(shè)施，當排出石膏的管線不運行時，沖洗設(shè)施即對管道進行沖洗。

3 石膏脫水裝置優(yōu)化改進

真空皮帶脫水機一般需要高位布置，以便于石膏直接落入石膏倉（庫）儲存。傳統(tǒng)的石膏脫水裝置布置在脫硫綜合樓中，脫硫綜合樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，濾液水箱、皮帶脫水機、旋流器及各種水泵等分3～4層布置，土建成本大，設(shè)備安裝不方便，運行維護復雜且費用多。傳統(tǒng)石膏脫水裝置中石膏堆庫置于皮帶機下部，石膏就地儲存，需用鏟車或人工裝車外運，耗費人力，污染環(huán)境。整套裝置布置分散，占地面積大，工藝綜合成本較高，需從節(jié)約場地、簡化布局、方便運行維護等方面進行優(yōu)化。

圖2為常規(guī)的濕法脫硫系統(tǒng)石膏脫水裝置設(shè)計圖。圖3為改進后的濕法脫硫系統(tǒng)石膏脫水裝置設(shè)計圖，圖4為改進后的石膏脫水裝置外觀圖。

圖2 常規(guī)的5 000t/d生產(chǎn)線濕法脫硫系統(tǒng)石膏脫水裝置

圖3 改進后的石膏脫水裝置結(jié)構(gòu)

圖4 改進后的石膏脫水裝置外觀照片

本次改進主要包括以下兩個方面：

（1）取消了脫硫綜合樓

重新布置石膏脫水裝置，將石膏倉安裝在石膏倉框架上，石膏倉框架緊挨著事故漿液罐設(shè)置，石膏倉頂面及事故漿液罐頂面高度一致，在石膏倉及事故漿液罐的上表面安裝真空皮帶脫水機、氣液分離器及旋流器，真空皮帶脫水機的出料口位于石膏倉的上方，在石膏倉和事故漿液罐的上方設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)防雨棚。改進后的二級脫水部分位于同一樓層，簡化了管道，操作維護更加簡便；改進后的旋流器位于雨棚內(nèi)部，改善了設(shè)備運行環(huán)境，尤其對于北方的用戶，避免了管道凍結(jié)風險。

（2）石膏堆庫（土建）改為石膏倉（鋼結(jié)構(gòu)）

石膏倉固定框架由四根立柱圍合而成，固定框架分三層布置，第一層為卸料層，第二層為石膏倉支撐層，第三層為平臺支撐層；在卸料層立柱之間的框架上設(shè)有支撐橫梁，支撐橫梁的下方為貨車通道，支撐橫梁的上表面設(shè)有檢修平臺；頂部的平臺支撐層的上表面與事故漿液罐、石膏倉上表面平齊。改進后的石膏倉更有利于清潔生產(chǎn)。

4 結(jié)語

改進后的石膏脫水裝置省去了脫硫綜合樓和石膏堆庫，節(jié)約了一次性投資成本；布置緊湊，減少了占地面積，有利于脫硫系統(tǒng)總平面布置；事故漿液系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)緊鄰布置，減少了系統(tǒng)間的管道工程量，更有利于系統(tǒng)設(shè)備運行和維護檢修?！?/p>