半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放研發(fā)總結(jié)

熊新榮

摘要：鍋爐實施煙氣脫硫工程和除塵改造工程，盡量減少公司的二氧化硫排放量。半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放研發(fā)項目采用鈣-石膏煙氣脫硫方法，該項目的脫硫效率為97%或更高，二氧化硫含量為400毫克/分鐘，在公司制造過程中部分生產(chǎn)脫硫劑，以實現(xiàn)全面回收的目標(biāo)，延遲含有鈣污泥的廢物。本文對此科研項目半干法脫硫除塵降霧霆超凈排放研發(fā)工藝原理進(jìn)行了介紹，其中包括一些相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：半干法脫硫;除塵降霧霾;質(zhì)量管理

目前，因國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，用電需求不斷增加，電力行業(yè)的燃煤火力發(fā)電機(jī)組不斷新建或改擴(kuò)建投產(chǎn)發(fā)電，鍋爐煙氣中的SO2排放量也在不斷的上升。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，“十一五”期間，我國累計増加了約9億噸的煤炭消費量，其中有超過60%的增量是燃煤電力行業(yè)増加的。根據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》，2010年我國的S排放量為210.51億噸，其中燃煤電廠排放的S化超過全國排放總量的50%。而形成硫酸型酸雨的根源就是SO2。據(jù)估算，我國每年因S化侵蝕而造成數(shù)百億元人民幣的損失。2018年我國的能源消費總量為43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年增加約10億噸，年均增長率約為5.2%?！笆濉比珖饕廴疚锱欧趴偭靠刂埔?guī)劃建議到2020年底，四種主要污染物平均減少10%。在過去的12年中，能源工業(yè)的S和NO絕對減少分別為626萬噸和700萬噸，主要基于煙氣脫硫和脫硝。其中，超低排放起著重要作用。因此，燃煤電廠實施煙氣脫硫項目是實現(xiàn)S化排放目標(biāo)的主要措施之一，而通過有效運(yùn)用半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放技術(shù)，最終實現(xiàn)燃煤電廠的減排目標(biāo)是當(dāng)前電力行業(yè)的普遍共識。

一、半干法煙氣脫硫技術(shù)介紹

半干法煙氣脫硫技術(shù)是20世紀(jì)80年代對噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)的改進(jìn)而發(fā)展起來的，常用的脫硫劑有石灰石、熟石灰、氫氧化鎂和混凝土污泥。半干法脫硫技術(shù)主要是將呈現(xiàn)半干狀態(tài)的吸收劑噴入脫硫塔中，在其中與注入的水和煙氣接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。半干法脫硫主要是氣體、液體、固體三種狀態(tài)相接觸從而產(chǎn)生反應(yīng)，包括物理過程（傳質(zhì)、傳熱等）及相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。一方面，吸收劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)然后生成固體產(chǎn)物。另一方面，煙氣中的熱量不斷地傳遞給吸收劑，使其保持持續(xù)干燥的狀態(tài)。因此，脫硫塔中脫硫反應(yīng)后形成的產(chǎn)物處于干粉狀態(tài)。工藝原理是用石灰石吸收液或電石渣漿液作脫硫劑，在脫硫塔內(nèi)多層噴淋，與原煙氣充分逆向接觸，使煙氣中的S化與吸收液中的CaCO3及氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣中的化進(jìn)行化學(xué)反化形成工業(yè)石膏（CASO4*2H2O）漿液。吸收塔上方設(shè)置的除霧器除去脫硫后凈煙氣里含有的水汽，經(jīng)后煙道系統(tǒng)排入煙畫。將石膏漿料濃縮并用真空帶式除濕器干燥以形成固體石膏。

該工藝可以實現(xiàn)脫硫和除粉塵的功能來降低霧霾，其脫硫副產(chǎn)物只能在固體粉末呈現(xiàn)干燥石膏粉末的狀態(tài)，沒有污水的排放。它比濕法脫硫節(jié)省了大量的建筑和維修費用。從系統(tǒng)中排放的廢氣沒有水蒸氣和溶液，可以實現(xiàn)濕式脫硫但是做不到降霧霾不排放水蒸汽的功能。

二、半干法煙氣脫硫工藝的主要影響因素

半干法煙氣脫硫工藝中SO2脫除效率的影響因素有：鈣硫比、脫硫塔出口煙氣溫度、灰渣再循環(huán)、煙氣進(jìn)口的SO2濃度、煙氣入口溫度、石灰石漿液中添加劑以及氯元素的存在等。

（一）鈣硫比

許多文件和相關(guān)的數(shù)據(jù)表明，脫硫的程度隨著鈣硫比重的增加而增加，從大到小，最后，呈減慢趨勢，根據(jù)規(guī)律變化的角度來看，當(dāng)鈣硫比小于1時，提供氫氧化鈣不足以完全響應(yīng)SO2，不能充分反應(yīng)，氫氧化鈣發(fā)揮控制作用時，氫氧化鈣的釋放量隨著吸收劑的增加，SO2的脫除量幾乎呈現(xiàn)正增長的趨勢;當(dāng)鈣硫比的比值超過1且持續(xù)上升時，氫氧化鈣的含量也從而增加了，同時進(jìn)料率、固體含量、濕度，反應(yīng)生成的濃度也在增大，所有這些因素都對SO2的去除產(chǎn)生不利影響，因此脫硫速度緩慢，最終保持穩(wěn)定。

（二）脫硫塔出口煙氣溫度

從脫硫塔出口的煙氣溫度也對脫硫率產(chǎn)生很大影響，溫度越低，脫硫率越高。一方面，出口溫度越低，吸收劑顆粒中水分的蒸發(fā)速度就越慢。為了在脫硫塔中減少吸收劑表面水分的蒸發(fā)速度，半干脫硫塔增加了大量的保濕再循環(huán)灰。如果其他條件沒有改變，那么從脫硫塔出口的氣體溫度越低，這也就說明從脫硫塔中循環(huán)的顆粒中提取的水分蒸發(fā)量就越多。與煙氣和循環(huán)粒子接觸時煙氣溫度降低，從而減緩吸收劑表面水的蒸發(fā)，增加化學(xué)反應(yīng)時間，促進(jìn)SO2吸收。

（三）煙氣進(jìn)口SO2濃度

煙氣入口SO2濃度越高，實現(xiàn)高脫硫率的難度越大。一方面，這是因為其他條件相同，入口煙氣中SO2濃度越高，需要添加的脫硫劑越多。在脫硫塔內(nèi)石灰漿液滴與SO2反應(yīng)的蒸發(fā)過程中，水含量降低，產(chǎn)物亞硫酸鈣等覆蓋在脫硫劑表面，限制了Ca（OH）2和SO2的傳質(zhì)過程。另一方面，脫硫劑與SO2的反應(yīng)時間僅為1～2S，對于SO2濃度較高的煙氣，接觸反應(yīng)時間不夠。

三、半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放研發(fā)取得的相關(guān)技術(shù)

（一）旋噴布袋除塵技術(shù)

旋噴布袋除塵技術(shù)裝置主要由箱體（上、中、下箱體）、導(dǎo)流系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)（采用壓縮空氣或流化風(fēng)機(jī)）等組成，具有以下特點：1）除塵效率高，特別是細(xì)粉，一般可達(dá)99.9%以上;2） 適應(yīng)性強(qiáng)，能處理不同類型的顆粒污染物（包括電除塵器不易處理的高比電阻粉塵）;3）可操作性強(qiáng)，當(dāng)進(jìn)氣粉塵濃度變化較大時，除塵效率不受影響;4） 除塵效率對氣流速度的變化有一定的穩(wěn)定性。

（二）反應(yīng)塔噴水（霧）技術(shù)

在半干式脫硫法中，向塔內(nèi)噴水增加了煙氣中二氧化硫和石灰粉之間的化學(xué)接觸面積，加快了煙氣中反應(yīng)的速度。要求必須控制噴水量，確保不出現(xiàn)液體水，以免塔壁被蒸汽污染，確保塔壁不形成水垢。其工藝原理是：從水箱中控制水流的水泵，通過電磁閥進(jìn)入同一噴水槍;一個液體噴嘴有一個回流管，通過可編程的流量調(diào)節(jié)器返回水箱。進(jìn)入一個液體噴槍的水，在水流量調(diào)節(jié)器的作用下，有一部分的水進(jìn)入噴嘴前時，通過噴嘴，將霧化的水噴入脫硫塔內(nèi)。

（三）循環(huán)灰進(jìn)入脫硫塔位置技術(shù)

循環(huán)灰進(jìn)入脫硫塔的情況有所改善。以前的半干式脫硫塔法，循環(huán)灰到脫硫塔方位一般位于七孔文丘的上面，大量的煙流從文丘里的喉嚨，吹到斜溝的灰塵，將積灰吹起來，像沸騰的水一樣，形成一個流化床混合煙霧和灰塵的形態(tài)，增加了脫硫反應(yīng)。這是脫硫反應(yīng)的原理過程。由于脫硫石灰粉塵在煙氣中不太均勻地混合，脫硫的最有效方法通常是90%左右。在隨后的改進(jìn)設(shè)計，進(jìn)口地點移到文丘七孔的下面。這樣做是為了在超高速煙流的影響下，將灰與氣體流一起輸送到文丘，將灰渣（石灰粉）與煙道流完全混合，達(dá)到霧化程度的關(guān)鍵因素，主要是由于風(fēng)速高這大大加快了脫硫過程。它的脫硫效率甚至可以達(dá)到99%。因此，無意中進(jìn)口循環(huán)灰的地點轉(zhuǎn)移到半干脫硫的效果等于濕法脫硫。

四、結(jié)語

半干法脫硫運(yùn)行后，煙氣中的粉塵濃度、溫度、濕度等特性發(fā)生了變化。指出了除塵系統(tǒng)的特殊性，使布袋除塵技術(shù)的結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)除塵器。與半干法脫硫工藝相匹配的除塵技術(shù)是半干法脫硫工藝成敗的關(guān)鍵，降液管的配置、氣流分布的均勻性、灰斗特性和旁路系統(tǒng)等都有其獨特的要求。它在工業(yè)運(yùn)行優(yōu)化中具有效率高、數(shù)據(jù)可靠、運(yùn)行成本低、操作方便等優(yōu)點。同時，加深了對實際工業(yè)過程中各單元運(yùn)行工況的了解，為今后脫硫方法的優(yōu)化和改進(jìn)提供了參考和依據(jù)。

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