镁法脱硫三循环超低排放工艺及副产品回收Magnesium,Desulfurization,Three-cycle,Ultra-low,Emission,Process,and,by-product,Recovery

镁法脱硫三循环超低排放工艺及副产品回收Magnesium,Desulfurization,Three-cycle,Ultra-low,Emission,Process,and,by-product,Recovery

宋正华

（昆岳互联环境技术（江苏）有限公司，盐城 224051）

摘要：通过对我国镁法脱硫中副产品回收问题分析，并回顾我国镁脱硫技术的发展历程，提出在超低排放阶段新形势下，采用三循环超低工艺和催化氧化提浓硫酸镁技术、烟气浓缩和降温结晶等技术，实现超低排放的同时，可有效回收副产品，实现资源化利用，并展望镁法脱硫技术的发展前景。

关键词：镁法脱硫；三循环；催化氧化；烟气浓缩提浓；超低排放

1 超低排放形势下镁法资源化问题凸显

我国是一个燃煤大国，在燃煤烟气多污染物治理[1]过程中，氧化镁法在湿法烟气脱硫技术中是仅次于钙法的又一主要脱硫技术。我国镁资源丰富，众多的燃煤锅炉采用氧化镁作为脱硫吸收剂。与钙法脱硫相比，镁法脱硫虽然脱硫效率高、运行电耗低、投资省等优点，但在脱硫过程中形成的亚硫酸镁及硫酸镁副产品，资源化回收能耗较高。国内很多已建成的镁法脱硫项目，大多采用氧化镁/硫酸镁抛弃法工艺，将亚硫酸镁强制氧化为硫酸镁，在其浓度达到一定值时就需要从循环系统中排出，因而产生大量的脱硫废水。镁法脱硫废水水质复杂，主要含有悬浮物、硫酸盐、过饱和的亚硫酸盐、以及重金属等杂质，很多是国家环保标准中严格要求控制的第一类污染物[1]。部分镁法脱硫项目由于脱硫废水处理成本高、难度大而停运，造成严重的浪费和重复投资。

2 镁法脱硫技术在国内的应用与发展

镁法脱硫技术按照副产品处理方式的不同分为抛弃法、再生法、氧化回收法。日本是首个采用氢氧化镁浆法进行烟气脱硫的国家。石川岛播磨重工业株式会社（IHI）开发的镁剂湿法烟气脱硫工艺，经过长期的发展越来越成熟，但是对于烟气脱硫副产物的处理大多采用抛弃法。美国在20 世纪80 年代建成一套工业规模的氧化镁法烟道气脱硫-再生装置，脱硫副产物综合利用制备硫酸。再生法是将亚硫酸镁、硫酸镁等经过分离、干燥和焙烧等工艺处理后得到氧化镁和二氧化硫气体，氧化镁作为吸收剂可循环利用，二氧化硫可用于制酸。由于再生法工艺复杂，难以适应我国的国情，无法真正实现脱硫产物的综合利用[2-3]。

3 镁法脱硫超低排放技术及工艺

3.1 采用镁法烟气脱硫三循环多系统一体化超低排放工艺

下段为高温烟气浓缩段（简称浓缩段），浓缩循环泵从浓缩池底部抽取循环液打到浓缩喷淋层，形成浓缩循环。在浆液循环过程中利用原烟气余热蒸发，将催化氧化提浓后的硫酸镁循环液从浓度20%提浓至30%左右，在通过排出泵送至副产品后处理系统，经过降温结晶、旋流分离、离心脱水和干燥包装等工序，制成MgSO4·7H2O、MgSO4·H2O 或无水MgSO4等副产品。

中段为吸收段，吸收循环泵从循环槽的不同功能区分别抽取循环液打到上下分级的喷淋层，形成分级吸收循环。吸收段根据原烟气SO2浓度的高低，设置多层多级喷淋层，下级喷淋层采用低pH的吸收液，上级喷淋层采用高pH的吸收液。低pH吸收液有利于氧化镁的溶解和亚硫酸镁的氧化，能有效提高吸收剂的利用效率；高pH吸收液能高效脱硫，保证二氧化硫的排放浓度达超低。

上段为水洗段，水洗循环泵从水洗槽抽取循环液打到水洗喷淋层，形成水洗循环。在此段内，含有镁盐的液滴被上部喷淋而下的水溶液洗涤，水洗净化的烟气经除雾器除去雾滴后排放。洗涤后的溶液中含有微量的镁盐，大大降低了雾滴中可溶性的硫酸盐含量。

3.2 采用催化氧化+高温烟气浓缩+冷却结晶的回收技术

从循环泵的支路管道上通过控制阀门取出一定量的浓度约5~10%硫酸镁溶液液，送到催化氧化槽，在氧化槽内装有负载型固相金属的颗粒状催化剂，在悬浮脉冲扰动作用下，使催化剂在吸收液中形成悬浮流化。在催化剂的作用下，把吸收液中的亚硫酸镁催化氧化成硫酸镁，硫酸镁浓度可以提高至20%。氧化后的循环液送至除杂澄清器，通过填料过滤澄清，将粉尘等不溶的杂质通过压滤机除去，保证副产品的品质。除杂后的循环液送至浓缩池，经过烟气浓缩循环减量，蒸发出大量的水分，使硫酸镁溶液的浓度提高至30%左右，基本至饱和状态。通过排除泵送至冷却结晶槽，由于硫酸镁的溶解度受温度影响较大，温度降至40℃以下时，就有硫酸镁晶体析出，通过控制冷却温度可以得到不同结晶水的硫酸镁。

本技术与多效蒸发结晶相比，不需要消耗大量的蒸汽，能耗大大降低。解决了氧化镁法脱硫工艺副产物资源化的瓶颈问题。

3.3 采用线-网式电除尘除雾协同脱除微细颗粒物技术

为解决由于高尘烟气和液滴夹带可溶性镁盐等导致净烟气总尘超标的问题，在吸收塔顶部设置线-网式电除尘除雾器，提高脱硫塔的协同除尘效率，实现颗粒物超低排放。

线-网式电除尘除雾器主要包括高压电源、阴极线和丝网阳极板。烟气携带的雾滴及微细颗粒物垂直穿过多孔丝网阳极板时，微细颗粒物和雾滴在电场作用下实现凝并聚合，带负电的粒子在电场力的作用下向丝网阳极板移动，同时细丝的可润湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离下落。在静电吸引、惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散等多种原理作用下，微细颗粒物和雾滴与丝网发生作用而被捕集

[5]。线-网式电除尘除雾器对颗粒物的有效去除率达80%以上。

与湿式电除尘器相比，具有可靠性高、电耗低、投资省和维护工作量小等优点。塔顶安装，工艺流程短，实现脱硫除尘除雾一体化，对高硫高尘烟气的适应性强。

4 镁法脱硫技术发展前景

镁法脱硫在燃煤锅炉、钢铁、化工等众多行业均有应用，在国家大力倡导的绿色资源化及循环经济的今天，围绕“十四五”期间基本消除重污染天气及碳达峰碳中和等长期发展目标，既要发挥其高效脱硫的超低排放效能，又要实现对硫资源综合回收的效能。镁法脱硫技术经过我国科学家和工程技术人员30多年的研究和发展，回收型氧化镁法越来越受到业界的关注，资源回收型镁法脱硫技术已成为一个先进、成熟、可靠的环保技术。

镁法烟气三循环多系统一体化超低排放工艺，及亚硫酸镁催化氧化、高温烟气浓缩和线网式电除尘等关键技术，能顺应“碳达峰+碳中和”的要求，与钙法脱硫相比，由于不采用大量的石灰石作为吸收剂，没有大量的脱硫石膏和脱硫废水，副产品可资源化利用，更适合我国国情和发展需求，具有广阔的应用前景。

在环保指标长期稳定运行的同时，加强副产品回收、水平衡和热平衡等过程控制，需通过系统的集成和自动化控制技术，严格控制温度、循环液氧化率、pH值、循环液密度、烟气流速和液气比等动态参数。因此，多元控制和运维技术是实现长期稳定运行的关键，也是未来的一个发展方向。

参考文献

[1] 王可辉,徐志清,王飞,等.燃煤电厂脱硫废水全膜法处理零排放中试试验[J].净水技术,2017,36(5):86-90.

[2] 史利芳,潘利祥,赵良庆,等.镁法脱硫副产物亚硫酸镁处理现状[J].环境工程,2014,32:533-536.

[3] 冯雅丽,廖圣德,李浩然,等.镁法脱硫及脱硫产物多元化利用研究现状[J].无机盐工业,2019,51(3):1-6.

[4]徐宝东.《烟气脱硫工艺手册》[M].北京,化学工业出版社,2012.

[2]袁钢,马永亮,汪黎东.氧化镁烟气脱硫反应特性研究[J].环境工程学报,2010,4(5):1134-1138.

[5]刘安军,钱旺.多区双循环氨法脱硫超低排放工艺及塔内件的设计[J].煤炭加工与综合利用,2017(8):42-44.

作者简介：宋正华（1972-），男，汉族，江苏盐城人，高级工程师，从事工业烟气治理及环保运维技术与研发

1