基于鈉法與鈣法焦爐煙氣旋轉噴霧脫硫特性相關比較分析

達熠

摘要：本文主要分析了鈉法與鈣法焦爐煙氣旋轉噴霧脫硫應用背景，然后闡述了鈉法與鈣法焦爐煙氣旋轉噴霧脫硫應用背景實驗裝置，最后對實驗結果進行總結，僅供參考。

關鍵詞：焦爐煙氣;摩爾比;旋轉噴霧脫硫

1.鈉法與鈣法焦爐煙氣旋轉噴霧脫硫應用背景

為了能夠有效保護我國生態環境可持續發展，我國相關環境保護部門制定了相應制度標準，明確要求在進行煉焦過程中所產生的污染物，必須達到相關標準才能夠對其進行排放。因此，焦爐煙氣脫硫成為了當前亟需解決的難題。由于我國焦爐煙氣治理環節處于起步階段，治理工藝還不夠成熟，治理效果并不是很理想。針對焦爐煙氣本身所具有的特性，采用半干法旋轉噴霧脫硫（SDA）工藝對焦爐煙氣進行脫硫處理，成為一種相對合理的可選方案。

此種脫硫工藝路線，可以廣泛應用在多種復雜煙氣條件下。具有運行成本相對較低，不會產生廢水，不會對水資源造成二次污染等優點。但是焦爐煙氣工況較為容易受到其他因素的影響，相應煙氣量、煙氣溫度以及SO2濃度會產生較大的波動，采用SDA工藝可以通過噴霧量、吸收劑用量進行對應調整，對煙氣的波動及時作出調節、控制。同時在使用SDA工藝進行脫硫的過程中，煙氣的熱量損失較小，溫度浮動范圍較小，為后續煙氣中低溫脫硝，提供了有利條件，很大程度上降低了運行成本，降低了能耗，減少了資源的浪費。

SDA工藝在燒結等煙氣治理中應用較為廣泛，脫硫效果較為理想。但是焦爐煙氣同燒結煙氣之間存在著較大的差異，焦爐煙氣具有較高的排煙溫度，在進行脫硫處理之前，煙氣最低溫度一般為170～180℃，而最高溫度可達210～220℃;燒結煙氣的溫度范圍則在120～160℃之間，而且焦爐煙氣當中的濕度同燒結煙氣當中的濕度進行對比，也相對較低[1]。這些都會影響SDA的運行工況，對SDA脫硫工藝的應用產生相應影響，很大程度上降低了脫硫效率。基于此，就需要探討焦爐煙氣SDA脫硫實驗，分析傳統Ca（OH）2脫硫技術是否能夠充分滿足我國相關標準。

2.實驗裝置

2.1實驗裝置介紹

此實驗系統主要就是模擬煙氣發生及反應系統等相關系統構成，具體見圖1。

2.2實驗工況

在模擬實驗的過程中，所應用的基準溶液為Na2CO3/CaCO3漿液，其質量分數為10%，漿液供應系統當中，包含兩條管路，分別為：清水以及漿液，對漿液管路的流量進行控制調節，從而控制調節脫硫劑同二氧化硫之間的摩爾比;同時，通過對清水流量進行相應的調節，控制脫硫塔的絕熱飽和溫差和出口溫度，使脫硫過程中的霧滴蒸發強度以及煙氣中液態水濃度基本一致，脫硫塔入口煙氣包含多種成分，具體見表1。

3.實驗結果

3.1霧化粒徑測量結果，具體見圖2。

3.2摩爾比對脫硫效率影響

能夠對SDA工藝脫硫效率產生影響的關鍵運行參數之一就是脫硫劑和SO2的摩爾比，對漿液濃度、流量進行控制之后，可以有效調節摩爾比。但是由于絕熱飽和溫差為影響SDA脫硫反應的另一關鍵參數，因此還需控制脫硫反應器內水的蒸發強度和液態水滴的濃度，需要在保障霧化漿液量不發生變化的條件下改變摩爾比，因此只能對漿液量進行調節，盡量減少水量的變化。通過Ca（OH）2或Na2CO3和SO2在不同摩爾比的條件下（0～3之間），脫硫反應之后的反應產物成分的波動范圍進行分析，以此計算出脫硫效率。在入口溫度160℃，絕熱飽和溫差60K的條件下，塔入口處的煙氣二氧化硫濃度為100mg/m3時，Ca（OH）2的吸收效率在0～80%之間，Na2CO3反應效率在0～90%之間，而其中的脫硫劑質量分數在10%左右，同時還包含其他方面的質量參數影響。

3.3入口煙氣溫度對脫硫效率產生的影響

為了能夠更好的掌握脫硫塔入口煙氣溫度對脫硫效率所產生的影響，可以先對燃燒器功率進行適當調節，從而使得熱煙氣溫度得到適當調節，讓脫硫塔入口煙氣溫度能夠在一定范圍內發生變化，最低煙氣溫度為160℃，最高煙氣溫度為220℃。與此同時，還可以對噴水量進行適當調節，從而使得脫硫塔出口煙氣溫度能夠始終維持在100℃。在此條件下，隨著入口煙氣溫度的升高，噴入塔內的水量增加，塔內反應濕度增加，脫硫效率隨之提高。

4.總結

第一，在使用Na2CO3作為脫硫劑時，當碳酸鈉和SO2摩爾比接近1.1：1時，對脫硫效率的影響就會降低;當采用Ca（OH）2作為脫硫劑時，摩爾比大于1.5時，如果增加脫硫劑用量，也不會產生較大的影響。

第二，充分保障脫硫塔出口煙氣溫度不變的基礎上，提高脫硫塔入口煙氣溫度，可以增加脫硫塔內的實際液態水濃度，提高傳質條件，能夠進一步提高脫硫效率，同時也能夠有效保護生態環境[2]。但溫降增大，不利于節能。在相同條件背景下，應用Na2CO3脫硫劑，脫硫效率同應用Ca（OH）2脫硫劑進行對比，脫硫效率相對較高。

第四，如果脫硫塔內的煙氣溫度發生了下降的情況，那么就會很大程度上影響脫硫效率。一般情況下來講，脫硫效率的高低，會隨著脫硫塔內煙氣溫度的變化而發生變化，當脫硫塔內煙氣溫度不斷升高時，脫硫效率就會一定程度上有所提高。在當脫硫塔入口處的煙氣溫度較低時，脫硫效率也會受到煙氣溫度的影響，而此變化規律則會呈現為S曲線，當煙氣溫度提高時，脫硫效率也會隨之提高，但是當溫度提升到一定程度之后，由于蒸發強度增加，實際反應煙氣中液態水霧滴濃度變化有限，煙氣溫度對脫硫效率產生的影響就會減弱。

參考文獻：

[1]陳武， 王凱亮， 羅天翔， et al. 脫硫廢水旋轉霧化及其干燥蒸發特性試驗研究[J]. 中國電機工程學報， 2019， 39（11）.

[2]倪建東， 陳活虎， 羊韻， et al. 鈉基SDA及低溫SCR工藝在焦爐煙氣脫硫脫硝中的應用[C]// 環境工程2018年全國學術年會. 0.