淺析堿渣脫硫劑制備工藝的優化

辛嬌杰，劉 煥

(唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北 唐山 063305)

唐山三友純堿公司制堿方法為氨堿法，生產過程中噸堿廢液排放量約8.5 m3，含堿渣0.3 t。堿渣主成分為粒狀CaCO3、片狀Mg(OH)2等，為一種粒度2～5 mm、孔隙率大的固體。行業中廢棄堿渣通常采用地表圍壩堆積的方式，此方式占用大量土地、污染環境且潰壩風險高。

隨著近年來國家對于環境保護的愈發重視，熱電廠煙道氣所用石灰石粉漿液-石膏法脫硫傳統工藝技術因受制于環保壓力及運行成本，亟需尋找高效低耗脫硫原料。純堿生產排放的堿渣廢液經過洗滌降低鹽分后，用于煙道氣脫硫，既可以解決堿渣排放的問題，又降低熱電廠運行成本。

1 堿渣洗滌設備及工藝流程

1.1 堿渣洗滌設備的選定

鹽水車間三次精制工序原有洗泥桶4臺，用于洗滌一次泥并回收鹽泥鹽分，單臺洗泥桶處理設計能力在30 m3/h。熱電廠煙道氣脫硫劑最大需求量約為120 m3/h，堿渣密度 1.05 g/cm3，鹽泥密度1.19 g/cm3，鑒于兩者密度相差不大,綜合以上幾方面并從經濟角度、設備利舊出發，利用三次精制工序原有4臺鹽泥洗泥桶局部改造后，作為堿渣洗滌生產設備投入使用。

1.2 堿渣洗滌工藝流程簡介

堿渣洗滌原理與鹽泥洗滌原理類似，堿渣從渣場輸送至廠內經稠厚器稠厚增濃后，由洗泥桶頂層進入，中心套筒和底層分別加入澄清回水進行逆向接觸洗滌。洗滌后的堿渣通過桶尖底排泥管線排入廢泥槽，經堿渣泵輸送至熱電廠使用，洗滌出水進入泵站。

2 堿渣桶運行情況及問題分析

2.1 指標完成與設備運行情況

三次精制洗泥桶局部改造并投入使用后，車間在單桶30 m3/h堿渣處理負荷的條件下，對4臺堿渣洗泥桶使用期間2020年度前2季度的產品沉降率及有效固含量等指標統計。

表1 堿渣處理后產品指標

生產過程中堿渣固含量、沉降率等指標不能滿足熱電脫硫要求。

投用初期生產中發現由于堿渣與鹽泥密度、鹽分等物理化學性質差別較大，原洗泥桶在堿渣處理量及底層洗滌水量皆不能做到數據對接，致使排泥堵塞、出水攜帶顆粒，脫硫劑鹽分高、沉降率低等問題較為突出。

設備方面由于洗滌物料性質的改變，堿渣在桶內泥盅處下料不暢，物料堆積造成電機減速機嚴重超出負荷，使用周期縮短，2020年度全年由于洗泥桶桶內物料堆積造成的電機減速機憋停事故達到1次/3月。

2.2 影響工藝指標及設備運行的原因分析

2.2.1 設備尺寸的影響

停桶清理期間，發現洗泥桶泥盅間隙過小，由于堿渣內砂礫較多，造成堿渣堵塞泥盅，下泥不暢引起各層泥盅處堿渣堆積，降低了脫硫劑沉降率及有效固含量，嚴重時損毀洗泥桶電機減速機。

2.2.2 助劑影響

陰離子聚丙烯酰胺(助劑APAM)外觀為白色粉粒，水溶性良好的高分子聚合物。由于其分子鏈中含有一定數量的極性基團，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。有明顯的加快溶液澄清、促進固體顆粒沉降作用。

助劑水經DN50管線進入洗泥桶中層進水支管，堿渣沉降率均在90%以下，清液層高不足2 m，遠遠不能達到正常指標要求。

2.2.3 洗泥桶底層進水壓力、進水管線的影響

1月～6月期間，洗泥桶底層用水為石灰污水，由于壓力波動造成底層水流量波動，洗泥桶內物料由于壓力變化引起中層泥盅處物料快速坍塌至底層，底層出水攜帶大量顆粒，并沉降至洗泥桶進出水管內，造成洗泥桶進出水管線堵塞，底層水從泥盅處向上壓力增加，致使排泥惡化，嚴重時可造成電機減速機因負載過大損壞。

3 主要升級改造以及指標優化情況

3.1 增加堿渣流通面積

堿渣桶為三層固液逆向洗滌，為了增加堿渣在桶內流動性，將堿渣桶泥盅部分進行改造，增加流通截面積，在桶內每層泥盅溢流堰出均布三個150×200 mm的矩形孔洞，并在堿渣桶攪拌器上增加3個小刮刀平均分布于泥盅溢流槽處的三個方向，攪動泥盅處堿渣，避免此處堿渣沉降堵塞流道，約增加單桶15 m3/h左右堿渣處理量。

3.2 改造助劑加入方式

利用澄清回水代替曹妃甸海水配置助劑溶液，降低助劑溶液帶入堿渣系統的鹽分含量。同時，對助劑水加入方式進行優化改造，由原中層進液改為底層進液，現助劑加入量維持原25 kg/班的前提下，1月～6月1#洗泥桶清液層均達到3 m，沉降率提高至95%以上。

3.3 優化進水方式

洗泥桶洗水由石灰污水改為澄清回水，洗水水壓能夠穩定在0.4±0.05 MPa之間，可完全避免由于底層水波動對洗泥桶工況造成的影響。同時將洗泥桶底層單一進水方式改為底層、頂層中心套筒雙層進水方式，增加一條DN150澄清回水管線接入桶頂中心套筒，從分水槽配置3條DN150管線接入堿渣桶底層進水，并在兩條進水管線安裝閥門，控制堿渣桶底層和頂層中心套筒進水量，管線走向如圖1。

圖1 洗泥桶底層進水管路圖

堿渣處理量相同、不同進水方式的情況下，洗泥桶各項指標統計如表2所示。因此，在底層進水壓力和進水量保持穩定的前提下，改變中心套筒進水量控制堿渣鹽分，通過底層進水和中心套筒雙層進水的調節作用下，堿渣各項指標明顯改善，同時，各洗泥桶進出水管線堵塞情況大為好轉，管線疏通清理周期由原1次/30天延長至1次/60天。

表2 洗泥桶指標統計表

4 小 結

通過車間技術人員的集體攻關，對原有洗泥桶泥盅處溢流堰結構、助劑水加入方式、洗滌水品味進行系列改造后，上述問題得到根本上的消除，堿渣洗泥桶運行工況穩定，熱電廠鍋爐尾氣含硫指標得到進一步優化降低。

堿渣洗滌系統每天處理量為1 200 m3左右，全年可緩解公司廢液廢渣排放42萬m3,部分緩解公司環保壓力和堿渣壩體維護費用。