工业烟气脱硫副产焦亚硫酸钠技术及应用

我国烟气脱硫技术已从污染物减排逐渐向资源化利用方向转变，我国的硫资源相对短缺，工业烟气中含有数量可观的硫资源，然而现有工业烟气治理中含硫污染物转化生成的副产物资源化利用尤其是高价值利用不足，一定程度上制约了脱硫产业的肩宽发展。 本书以工业烟气二氧化硫资源化利用为目标，以烟气制备焦亚硫酸钠为主线，从工程实施和应用角度全方位介绍了脱硫资源化的具体技术与工艺。 ★工业烟气二氧化硫治理背景、治理现状 ★焦亚硫酸钠发展及生产系统概况 ★原料气净化输送系统：系统组成与功能、净化工艺、净化系统设备、输送系统设备、运行维护、常见问题分析 ★吸收反应系统：系统组成与功能、吸收反应原理、主要设备、运行维护、常见问题分析 ★结晶系统：系统组成与功能、结晶原理、溶液结晶方法与设备、运行维护、常见问题分析 ★分离系统：系统组成与功能、分离原理、溶液结晶方法与设备、运行维护、常见问题分析 ★干燥系统：系统组成与功能、干燥原理、干燥设备、运行维护、常见问题分析 ★包装储存系统：系统组成与功能、主要包装工艺、主要设备、运行维护、常见问题分析 ★清洁生产与安全防护：清洁生产、安全隐患与防护、常见问题分析 ★多个来自生产一线的实际工程案例分享

SO2是引发酸性降水和大气环境质量恶化的重要污染物之一，烟气脱硫是其主要的控制手段，经过多年发展，我国烟气脱硫技术已从污染物减排逐渐向资源化利用方向转变。焦亚硫酸钠是重要的化工产品，传统生产工艺通常采用硫黄、硫铁矿等天然矿物原料，通过煅烧得到含SO2原料气，而后与Na2CO3反应制得。我国硫资源相对短缺，近年来硫黄进口量约为1200万吨/年，对外依存度高达60%。工业烟气中含有数量可观的硫资源，然而现有工业烟气治理中含硫污染物转化生成的副产物资源化利用尤其是高价值利用不足，一定程度上制约了脱硫产业的健康发展。
工业烟气脱硫副产焦亚硫酸钠符合循环经济和可持续发展理念，近年来我国陆续实施了一批烟气SO2资源化利用项目，其中利用烟气SO2制焦亚硫酸钠是一个重要方向，也为相关行业烟气SO2治理提供了更具竞争力的解决方案。但在实际应用中仍面临诸多问题，如烟气杂质影响SO2制焦亚硫酸钠的适应性问题、传统技术移植过程中的匹配性问题、新技术的二次完善问题等，亟须对相关工作进行系统梳理，总结推广有益经验，以推动产业技术进步和行业健康发展。
本书以工业烟气制备焦亚硫酸钠工艺系统为主线，分工序进行阐述，全书共9章。其中第1章为概论；第2章至第7章依次为原料气净化输送系统、吸收反应系统、结晶系统、分离系统、干燥系统、包装储存系统，涵盖相关系统的工作原理、设备构成、运行维护和常见问题分析；第8章为清洁生产与安全防护；第9章为工程案例；附录为相关规程、标准和术语等参考性资料。全书对工业烟气脱硫副产焦亚硫酸钠的相关技术进行了较为系统的梳理和总结，融入了工业烟气治理的新技术和污染物资源化利用的新趋势，涵盖了工业烟气治理情况和发展趋势、脱硫副产焦亚硫酸钠工艺及相关系统与设备，尤其是从工程实施和应用角度进行了针对性介绍和讲解，理论结合实际，对工业烟气治理和焦亚硫酸钠生产行业具有一定的指导和借鉴作用。
本书由徐海涛、徐延忠、李明波等编著，刘大华、宋静、张凤丽、于游、叶垚、徐梦、郑叶玲承担了本书部分内容的整理工作。书中介绍的工程实例多来自作者所在单位的工程实践，同时参考了书后所列的文献，其他相关政策法规资料等难以一一列举，谨在此一并表示衷心的感谢。
限于专业水平及编写时间，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编著者

徐海涛，博士，研究员，博士生导师，国家重点研发计划项目首席科学家，南京工业大学环境科学与工程学院副院长。江苏省政协委员、九三学社江苏省委人资环专委会副主任。扬子江生态文明创新中心工业烟气治理与资源化研究所所长、江苏省流程工业节能环保装备技术工程技术中心副主任。
长期致力于工业烟气治理及资源化技术的研发与应用，主持完成国家重点研发计划项目、国家863项目课题等省部级科研项目20余项，主/参编国家/行业/团体标准17项，获授权发明专利70余件，成果输出至苏源环保、中钢天澄、西山环保等全国70余家工程公司，建成大唐、协鑫、理文等600多台锅炉/炉窑烟气净化工程。作为创始院长发起建成新型研发机构南京杰科丰环保技术装备研究院，连续四年被评为南京市优秀新研，入选南京市高水平新研培育。入选国家环境保护专业技术青年拔尖人才、江苏省333高层次人才、南京市科技顶尖专家等。兼任机械工业大气标委会委员、固废标委会委员、长江技术经济学会流域环保专委会委员。先后获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖10余项，荣获全国杰出工程师青年奖、侯德榜化工创新奖、中国产学研合作创新奖、中国发明创业人物奖、南京市有突出贡献中青年专家等荣誉。

本书以工业烟气脱硫副产焦亚硫酸钠工艺系统为主线，主要介绍了各工序系统组成、工作原理、主要设备和运行维护等内容，融入了工业烟气治理的新趋势和污染物资源化利用的新技术，尤其是从工程实施和应用角度进行了针对性介绍和讲解，对工业烟气治理和焦亚硫酸钠生产行业具有一定的指导和借鉴作用。
本书理论结合实际，符合当前我国工业烟气治理从污染减排为主向资源与环保兼顾的发展趋势，对促进工业烟气治理、推动焦亚硫酸钠产业健康发展和保障硫资源战略安全具有积极意义，是一部较系统面向工业烟气副产焦亚硫酸钠产业工程技术人员、生产操作人员及管理人员的指导性书籍，也可作为参考教材供高等学校环境、化工、冶金等专业学生，以及教学科研相关人员参阅。

第1章概论1
1.1工业烟气二氧化硫治理背景1
1.1.1工业烟气简介1
1.1.2工业烟气二氧化硫危害2
1.1.3工业烟气二氧化硫相关管理政策2
1.2工业烟气二氧化硫治理现状6
1.2.1硫氧化物控制技术简述6
1.2.2烟气脱硫技术简述7
1.2.3工业烟气脱硫发展趋势23
1.3焦亚硫酸钠发展及生产系统概况24
1.3.1焦亚硫酸钠发展概况24
1.3.2焦亚硫酸钠系统概述25

第2章原料气净化输送系统29
2.1系统概述29
2.1.1基本概念29
2.1.2系统组成、功能30
2.2净化工艺33
2.2.1洗涤净化工艺33
2.2.2除尘净化工艺35
2.3净化系统设备46
2.3.1洗涤设备46
2.3.2除尘器48
2.3.3泵57
2.3.4换热器59
2.3.5加热器60
2.4输送系统设备61
2.5运行维护62
2.5.1运行62
2.5.2维护 63
2.6常见问题分析64
2.6.1二氧化硫含量偏低时对焦亚硫酸钠生产影响及应对措施64
2.6.2洗涤泵常见问题及分析64
2.6.3文丘里洗涤器堵塞的现象、原因及处理方法65
2.6.4旋风除尘器使用中的注意事项65
2.6.5风机的开、停车步骤65

第3章吸收反应系统66
3.1系统概述66
3.1.1基本概念66
3.1.2系统组成、功能67
3.2吸收反应原理69
3.2.1吸收过程69
3.2.2反应过程73
3.3主要设备76
3.3.1反应器76
3.3.2缓冲槽78
3.4运行维护79
3.4.1运行79
3.4.2维护80
3.5常见问题分析80
3.5.1反应迟迟未达到终点的原因及处理方法80
3.5.2焦亚硫酸钠生产中污水产生原因及处理措施80

第4章结晶系统82
4.1系统概述82
4.1.1基本概念83
4.1.2结晶系统组成、功能84
4.2结晶原理84
4.2.1结晶过程动力学84
4.2.2结晶相平衡90
4.2.3结晶物料衡算93
4.3溶液结晶方法与设备94
4.3.1溶液结晶过程94
4.3.2结晶器96
4.3.3结晶器的操作与控制97
4.3.4溶液结晶过程计算100
4.4运行维护101
4.4.1运行101
4.4.2维护103

第5章分离系统106
5.1系统概述106
5.1.1基本概念106
5.1.2分离系统组成、功能109
5.2分离原理109
5.2.1分离过程109
5.2.2分离效率计算115
5.3主要设备116
5.3.1离心过滤机116
5.3.2连续沉降过滤式螺旋卸料离心机116
5.3.3沉降离心机117
5.4运行维护120
5.4.1运行120
5.4.2维护120
5.5常见问题分析121
5.5.1离心机使用的有关安全规定121
5.5.2母液分离焦亚硫酸钠晶体注意事项121

第6章干燥系统122
6.1系统概述122
6.1.1基本概念122
6.1.2干燥系统组成、功能122
6.2干燥原理124
6.2.1干燥机理125
6.2.2干燥动力学130
6.2.3干燥时间计算135
6.3主要设备139
6.3.1厢式干燥器139
6.3.2带式干燥器141
6.3.3气流干燥器142
6.3.4流化床干燥器143
6.3.5喷雾干燥器144
6.3.6回转圆筒干燥器146
6.3.7转鼓干燥器146
6.4运行维护147
6.4.1运行147
6.4.2维护149
6.5常见问题分析150
6.5.1流化床干燥器常见故障和处理方法150
6.5.2提高热效率的方法150
6.5.3烘干加料量大小的控制151
6.5.4烘干速度慢的原因及处理方法151

第7章包装储存系统152
7.1系统概述152
7.1.1基本概念152
7.1.2包装系统组成、功能153
7.2主要包装工艺154
7.2.1袋装工艺154
7.2.2裹包工艺158
7.2.3液体灌装工艺159
7.2.4固体充填工艺159
7.2.5真空、充气包装工艺166
7.2.6吨袋包装工艺167
7.3主要设备170
7.3.1装袋设备170
7.3.2裹包机械175
7.3.3灌装机械178
7.3.4充填机械179
7.3.5真空/充气包装机181
7.3.6吨袋包装机183
7.4运行维护184
7.4.1运行184
7.4.2维护185
7.5常见问题分析186
7.5.1袋成型-充填-封口机常见故障分析186
7.5.2焦亚硫酸钠包装操作注意事项187
7.5.3焦亚硫酸钠储运注意事项187

第8章清洁生产与安全防护188
8.1清洁生产188
8.1.1尾气净化188
8.1.2废水处理193
8.1.3固体废物处理197
8.1.4其他污染处理198
8.2安全隐患与防护204
8.2.1中毒窒息205
8.2.2火灾爆炸205
8.2.3酸碱灼伤207
8.2.4蒸汽烫伤208
8.2.5高处坠落209
8.2.6机械伤害209
8.2.7起重伤害210
8.2.8车辆伤害210
8.2.9物体打击211
8.2.10触电伤害211
8.2.11溺水伤害211
8.3常见问题分析212
8.3.1生产中废气的来源及处理方法212
8.3.2尾气烟囱冒白烟的原因212
8.3.3尾气吸收塔循环泵跳车及处理方式212
8.3.4焦亚硫酸钠生产中副产物二氧化碳的处理212

第9章工程案例214
9.1山东寿光某化工焦亚硫酸钠项目214
9.1.1项目概况214
9.1.2工艺原理及流程214
9.1.3系统设计216
9.1.4工程实施情况220
9.1.5环境污染及防控221
9.2河北邢台某钢厂焦亚硫酸钠项目226
9.2.1项目概况226
9.2.2工艺原理及流程226
9.2.3系统设计227
9.2.4工程实施235
9.3山东临沂某钢厂焦亚硫酸钠项目241
9.3.1项目概况241
9.3.2工艺原理及系统流程242
9.3.3系统设计243
9.3.4副产焦亚硫酸钠系统对主装置的影响245
9.3.5工程实施及运行情况246
9.3.6技术经济分析253
9.4河南周口某钢厂焦亚硫酸钠项目254
9.4.1项目概况254
9.4.2工艺原理及系统流程255
9.4.3系统设计258
9.4.4副产焦亚硫酸钠系统对主装置的影响261
9.4.5工程实施及运行情况262
9.4.6技术经济分析263
9.5常见问题分析264

附录266
附录1：工艺技术规程266
一、产品说明266
二、原材料规格267
三、生产工艺268
四、生产控制指标269
五、“三废”处理269
六、产品、原料检验分析方法270
七、安全生产技术及规定270
附录2：岗位操作规程271
一、原料岗位271
二、反应离心岗位273
三、干燥包装岗位276
附录3：《工业焦亚硫酸钠》HG/T 2826—2008280
附录4：《食品安全国家标准食品添加剂焦亚硫酸钠》GB 1886.7—2015286
附录5：专业术语289

参考文献295