半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放研發總結

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脫硫劑，以實現全面回收的目標，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工藝原理進行了介紹，其中包括一些相關技術。

關鍵詞：半干法脫硫;除塵降霧霾;質量管理

目前，因國民經濟發展的需要，用電需求不斷增加，電力行業的燃煤火力發電機組不斷新建或改擴建投產發電，鍋爐煙氣中的SO2排放量也在不斷的上升。據有關統計資料顯示，“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増加的。根據《中國環境狀況公報》，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。據估算，我國每年因S化侵蝕而造成數百億元人民幣的損失。2018年我國的能源消費總量為43億噸標準煤，比2010年增加約10億噸，年均增長率約為5.2%。“十三五”全國主要污染物排放總量控制規劃建議到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S化排放目標的主要措施之一，而通過有效運用半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放技術，最終實現燃煤電廠的減排目標是當前電力行業的普遍共識。

一、半干法煙氣脫硫技術介紹

半干法煙氣脫硫技術是20世紀80年代對噴霧干燥煙氣脫硫技術的改進而發展起來的，常用的脫硫劑有石灰石、熟石灰、氫氧化鎂和混凝土污泥。半干法脫硫技術主要是將呈現半干狀態的吸收劑噴入脫硫塔中，在其中與注入的水和煙氣接觸，產生化學反應。半干法脫硫主要是氣體、液體、固體三種狀態相接觸從而產生反應，包括物理過程（傳質、傳熱等）及相關的化學反應。一方面，吸收劑與煙氣中的二氧化硫發生化學反應然后生成固體產物。另一方面，煙氣中的熱量不斷地傳遞給吸收劑，使其保持持續干燥的狀態。因此，脫硫塔中脫硫反應后形成的產物處于干粉狀態。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及氧化風機鼓入空氣中的化進行化學反化形成工業石膏（CASO4*2H2O）漿液。吸收塔上方設置的除霧器除去脫硫后凈煙氣里含有的水汽，經后煙道系統排入煙畫。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。

該工藝可以實現脫硫和除粉塵的功能來降低霧霾，其脫硫副產物只能在固體粉末呈現干燥石膏粉末的狀態，沒有污水的排放。它比濕法脫硫節省了大量的建筑和維修費用。從系統中排放的廢氣沒有水蒸氣和溶液，可以實現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、煙氣進口的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

許多文件和相關的數據表明，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，根據規律變化的角度來看，當鈣硫比小于1時，提供氫氧化鈣不足以完全響應SO2，不能充分反應，氫氧化鈣發揮控制作用時，氫氧化鈣的釋放量隨著吸收劑的增加，SO2的脫除量幾乎呈現正增長的趨勢;當鈣硫比的比值超過1且持續上升時，氫氧化鈣的含量也從而增加了，同時進料率、固體含量、濕度，反應生成的濃度也在增大，所有這些因素都對SO2的去除產生不利影響，因此脫硫速度緩慢，最終保持穩定。

（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速度就越慢。為了在脫硫塔中減少吸收劑表面水分的蒸發速度，半干脫硫塔增加了大量的保濕再循環灰。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的顆粒中提取的水分蒸發量就越多。與煙氣和循環粒子接觸時煙氣溫度降低，從而減緩吸收劑表面水的蒸發，增加化學反應時間，促進SO2吸收。

（三）煙氣進口SO2濃度

煙氣入口SO2濃度越高，實現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。在脫硫塔內石灰漿液滴與SO2反應的蒸發過程中，水含量降低，產物亞硫酸鈣等覆蓋在脫硫劑表面，限制了Ca（OH）2和SO2的傳質過程。另一方面，脫硫劑與SO2的反應時間僅為1～2S，對于SO2濃度較高的煙氣，接觸反應時間不夠。

三、半干法脫硫除塵降霧霾超凈排放研發取得的相關技術

（一）旋噴布袋除塵技術

旋噴布袋除塵技術裝置主要由箱體（上、中、下箱體）、導流系統、過濾系統、清灰系統、氣源系統（采用壓縮空氣或流化風機）等組成，具有以下特點：1）除塵效率高，特別是細粉，一般可達99.9%以上;2） 適應性強，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，當進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定性。

（二）反應塔噴水（霧）技術

在半干式脫硫法中，向塔內噴水增加了煙氣中二氧化硫和石灰粉之間的化學接觸面積，加快了煙氣中反應的速度。要求必須控制噴水量，確保不出現液體水，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節器返回水箱。進入一個液體噴槍的水，在水流量調節器的作用下，有一部分的水進入噴嘴前時，通過噴嘴，將霧化的水噴入脫硫塔內。

（三）循環灰進入脫硫塔位置技術

循環灰進入脫硫塔的情況有所改善。以前的半干式脫硫塔法，循環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，增加了脫硫反應。這是脫硫反應的原理過程。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。在隨后的改進設計，進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，達到霧化程度的關鍵因素，主要是由于風速高這大大加快了脫硫過程。它的脫硫效率甚至可以達到99%。因此，無意中進口循環灰的地點轉移到半干脫硫的效果等于濕法脫硫。

四、結語

半干法脫硫運行后，煙氣中的粉塵濃度、溫度、濕度等特性發生了變化。指出了除塵系統的特殊性，使布袋除塵技術的結構不同于常規除塵器。與半干法脫硫工藝相匹配的除塵技術是半干法脫硫工藝成敗的關鍵，降液管的配置、氣流分布的均勻性、灰斗特性和旁路系統等都有其獨特的要求。它在工業運行優化中具有效率高、數據可靠、運行成本低、操作方便等優點。同時，加深了對實際工業過程中各單元運行工況的了解，為今后脫硫方法的優化和改進提供了參考和依據。

參考文獻：

[1] 楊家軍， 鐘婷姍. 超凈排放中半干法脫硫配套布袋除塵器的優化[J]. 華電技術， 2016， 38（009）：8-9.

[2] 宋連禎. 淺析循環流化床干法脫硫脫硝除塵一體化工藝實現煙氣"超凈+排放"的技術路線[J]. 機電信息， 2015（27）：116-118.

[3] 張福根， 崔喜軍， 葛平，等. 基于選用梯度濾料的褶皺式布袋在半干法脫硫后顆粒物超凈排放技術的研究與應用[C]// 第二十一屆大氣污染防治技術研討會. 2017.