二氧化硫污染的解決方式

二氧化硫污染的解決方式

將干式吸附劑Ca（OH）2噴射至煙氣中，吸收HCl、SO3、H2SO4等酸性氣體，是一項成熟的技術，在電廠已應用數十年，主要反應方程式為：

2SO2+O2+2Ca（OH）2→2CaSO4+2H2O

干式吸附劑噴射流程在工業應用中具有如下優點：

裝備簡單，費用低，主要裝備為Ca（OH）2儲庫、計量裝置和噴射槍（圖1）。

大多數裝備容易改造（僅噴槍與煙氣直接接觸）。

裝備占地面積少（僅1個或2個儲庫和風機建筑物）。

安裝時間短（簽訂合同至投入運行約1年）。工藝簡單且調節靈活，可滿足不同工藝需求。

生產所需的空氣、水和電耗用量低。

1 一種增強的水化石灰吸附劑（Sorbacal）

上世紀80年代以前，用于吸附酸性煙氣的表面積為10～20m2/g的水化石灰已大量用于發電廠的燃煤燃燒系統，以減少SO2排放。Lhoist公司在使用中發現，增加水化石灰的比表面積將會加大水化石灰的吸附功能，為此，Lhoist公司開發出了一種比表面積為20m2/g水化石灰的第一代吸附劑，大大增強了吸附功能。但在使用中發現SO2煙氣與Ca（OH）2反應的產品CaSO4具有較高的分子容積，易填充在Ca（OH）2孔隙內，降低吸附功能。為此Lhoist公司在90年代開發出比表面積與孔隙均大一倍（比表面積為40m2/g、孔隙容積0.20cm3/g，顆粒尺寸為8～12μm）的第二代Ca（OH）2吸附劑。對SO2煙氣的吸附能力較第一代成倍增加。

圖1 吸附劑儲庫（左）與計量裝備（右）

進入21世紀后，在第二代基礎上，結合第二代的比表面積和孔隙容積，又開發出了化學反應更強的第三代Ca（OH）2吸附劑。

表1 三代Ca（OH）2吸附劑的主要化學、物理性能

三代Ca（OH）2吸附劑的主要化學、物理性能見表1。

2 Sorbacal吸附劑在水泥工業的應用

預分解、預熱器窯在生產過程中，在碳酸鈣高溫下分解產生氧化鈣，吸收燃料燃燒產生的SO2，生成硫酸鈣。若窯內呈還原氣氛，硫酸鈣則分解生成SO2，與氧化鈣作用，再次生成硫酸鈣；若窯內呈氧化氣氛，硫酸鈣則成熟料成分離窯。上述反應方程式如下：

若原料中含硫，在合適的溫度下，產生的SO2部分被CaCO3吸收，生成CaSO4，但在低溫下反應量較低，因而造成煙氣中SO2排放超標問題，需使用吸附劑吸附。

但在生產過程中，存在預熱器廢氣經生料磨烘干生料的工藝流程。生料磨的啟動和關停時間與窯、預熱器系統不完全同步，從而出現噴射吸附劑數量的控制問題。為此，在一臺4級預熱器的窯上進行短時間的試驗，試驗情況見圖2。

從圖2來看，生料磨啟動后，SO2排放量迅速增高，平均達到4.40磅/短噸熟料，此時噴射第三代SPS Ca（OH）2吸附劑，噴射量約2 250磅/小時，噴射約1小時后，將噴射數量增加至3 400磅/小時，30min后，SO2排放量降至0.72磅SO2/短噸熟料，達到允許的0.90磅SO2/短噸熟料范圍內。此時，停止噴射Ca（OH）2吸附劑，則煙氣中排放的SO2又增加至平均2.90磅/短噸熟料。隨著生料磨停止運行，SO2排放量大幅下降。實驗表明，試驗時間雖短，但噴射第三代SPS Ca（OH）2吸附劑，可以吸附80%以上的SO2排放量。

圖2 生料磨開閉時，Ca(OH)2吸附劑的噴射試驗

3 結語

短期實驗證實，水泥工業使用第二代SP、第三代SPS Ca（OH）2吸附劑是可行的，可以滿足預熱器、預分解窯生料磨開啟和關閉的工藝需求。

陳友德編譯自

No.7/2016

International Cement Review