利用助劑提高干法脫硫效率的研究

穆璐瑩，毛志偉，沈玉祥

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥　230051）

利用助劑提高干法脫硫效率的研究

穆璐瑩，毛志偉，沈玉祥

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥230051）

干法脫硫工藝簡(jiǎn)單、投資少，但與濕法脫硫和半干法脫硫相比，脫硫效率較低，SO2的排放濃度達(dá)不到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，因此在各個(gè)行業(yè)的煙氣脫硫中難以推廣。文章介紹了一種用特殊反應(yīng)助劑提高脫硫效率的方法。

干法脫硫；反應(yīng)助劑；脫硫效率

環(huán)?！笆濉币?guī)劃中二氧化硫的排放總量控制的目標(biāo)是：到2015年，二氧化硫的排放總量將比2010年減少8％，總量控制目標(biāo)為2086.4萬(wàn)噸。但目前我國(guó)的SO2排放總量仍居世界第一位，面臨減排的巨大壓力，因而工業(yè)廢氣脫硫任務(wù)迫在眉睫。目前，國(guó)內(nèi)采用的脫硫工藝主要有：濕法脫硫工藝、半干法脫硫工藝以及干法脫硫工藝，其中干法脫硫工藝脫硫效率略低。本文主要介紹了如何在干法脫硫工藝中提高脫硫效率。

1　干法脫硫工藝簡(jiǎn)介

干法脫酸技術(shù)一般為“干法管道噴射+除塵器”，其原理主要是利用堿性脫酸劑（一般為消石灰或CaO粉末），利用專門的噴頭將其噴入煙道內(nèi)，使脫酸劑的微粒表面直接與酸性氣體接觸，在約140℃的適宜溫度下與之發(fā)生化學(xué)中和反應(yīng)，生成無害的中性鹽顆粒。在除塵裝置內(nèi)，大量反應(yīng)產(chǎn)物和未反應(yīng)的石灰顆粒被吸附在濾袋表面，形成一定厚度的粉塵層，相當(dāng)于固定床反應(yīng)器。SO2與Ca（OH）2在固定床反應(yīng)器上發(fā)生反應(yīng)生成固體無機(jī)鹽，并通過濾袋的過濾而留在除塵器內(nèi)。經(jīng)過除塵器凈化處理后，符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣由排風(fēng)機(jī)排入大氣。干法脫硫工藝流程見圖1。

圖1　干法脫硫工藝流程圖

2　干法脫硫效率

干法脫硫主要是利用袋式除塵器作為固定床反應(yīng)器，因此需提高固定床反應(yīng)器上的反應(yīng)效率。干法脫硫工藝中主要采用的脫硫劑為消石灰，消石灰主要成分是Ca（OH）2，密度為2200～2308kg/m3，堆積密度為0.4～0.5kg/L，比表面積平均值約為15.2m2/g。消石灰在低溫時(shí)與SO2反應(yīng)有很高的活性。但如果單純采用消石灰作為脫硫劑，其利用率一般低于30％。吸收劑利用率過低，不僅會(huì)增加脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，也加大了粉塵的處理量。因此，提高吸收劑的利用率，減少吸收劑的用量，成為干法脫硫工藝研究的主要內(nèi)容。

為了提高吸收劑的轉(zhuǎn)化率，業(yè)內(nèi)努力尋找其他吸收劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Ca（OH）2，這些努力主要集中在三方面：灰渣再循環(huán)、添加劑、高效吸收劑。例如：石灰石和用過的吸收劑的循環(huán)使用；水合石灰石和氫氧化鈣噴射劑；用蒸氣活化鈣基吸收劑；再生吸收劑；水合氫氧化鈣和硅膠等物組成的鈣基吸收劑等。其中消石灰和不同來源的硅（如硅藻土、蒙脫黏土/膨潤(rùn)土、飛灰）配合與用純消石灰相比，可以明顯提高鈣的轉(zhuǎn)化率。在相同的制備條件下，單純用消石灰所制得的吸收劑只能獲得18m2/g的比表面積和1.4m3/g的空隙率。而混合吸收劑的比表面積可達(dá)52m2/g，空隙率1.7m3/g。因此在脫硫劑中添加反應(yīng)助劑，可以增加反應(yīng)面積，提高吸收劑的利用率。

3　反應(yīng)助劑

目前，利用消石灰作為脫硫劑時(shí)，在干法脫硫工藝中，為提高脫酸效率通常采用的反應(yīng)助劑主要有：

（1）活性礬土

活性礬土的主要成分為氧化鋁，脫硫劑中加入活性礬土對(duì)SO2脫除率增幅最大，對(duì)HCl較小。在150℃左右的較低溫度下，活性礬土對(duì)SO2的吸附屬低溫物理吸附，SO2的脫除率在35％～46％。

（2）特殊反應(yīng)助劑

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研制的一種由多種天然礦物配比而成的特殊反應(yīng)助劑，其本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)SiO2，SiO2含量常超過70％，具有孔隙度大、吸收性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨、耐熱等特點(diǎn)。這種特殊反應(yīng)助劑作為添加劑加入消石灰中，與反應(yīng)助劑中的二氧化硅反應(yīng)生成水合硅酸單鈣和水合硅酸雙鈣不完全結(jié)晶物，呈纖維狀，具有很大的比表面積和高持水性。高比表面積提供了足夠的反應(yīng)接觸面積，使它能與SO2充分反應(yīng)。同時(shí)其高持水性使?jié)穸仍黾?，加速了表面反?yīng)的進(jìn)行，吸收劑活性得以提高。由此可知，比表面積越大，活性越大，反應(yīng)越充分。

該反應(yīng)助劑增加了脫酸劑孔隙和接觸面，加快了吸附速率，解決了消石灰孔的直徑太小影響二氧化硫向顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散，甚至可能被反應(yīng)生成物堵塞孔口的問題。同時(shí)生成的硅酸鈣堆積密度小，在袋式除塵器濾袋表面形成疏松的過濾層（如圖2所示），有利于SO2的脫除。

圖2　添加特殊反應(yīng)助劑后濾袋表面過濾示意圖

4　案例分析

以某廠300t/d垃圾焚燒工藝線干法脫硫工藝為例，采用的脫硫劑是消石灰，細(xì)度200目以上，含量90％以上，特殊反應(yīng)助劑在325目以上。消石灰以8kg/t垃圾的消耗量加入煙氣凈化系統(tǒng)，特殊反應(yīng)助劑以消石灰的5％、10％、15％、20％、25％、30％的比例摻入，對(duì)急冷塔入口和除塵器出口位置的SO2含量進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，分析特殊反應(yīng)助劑對(duì)脫硫效率的影響，數(shù)據(jù)如下表所示。反應(yīng)助劑添加量與脫酸效率的曲線圖如圖3。

特殊反應(yīng)助劑的添加量對(duì)脫酸效率的影響

圖3　反應(yīng)助劑添加量與脫酸效率關(guān)系曲線圖

由圖3可看出，單純采用消石灰脫除SO2時(shí)，脫除率僅為64.6％，當(dāng)反應(yīng)助劑摻量達(dá)到35％時(shí)，其脫除率達(dá)到85.8％。同時(shí)可以看出，反應(yīng)助劑摻量達(dá)到20％時(shí)，其脫除率增速最快。超過20％時(shí)，雖然脫除率有所上升，但從經(jīng)濟(jì)成本考慮，20％的摻量完全可以滿足國(guó)家的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，反應(yīng)助劑對(duì)提高脫硫率的效果明顯。

5　結(jié)論

隨著國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)，各行業(yè)的脫硫措施逐步提上日程。很多行業(yè)新上的脫硫裝置受各種條件限制而采用了干法脫硫技術(shù)。干法脫硫技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、系統(tǒng)維護(hù)管理方便、無二次污染、占地小等特點(diǎn)，如何提高干法脫硫效率是該技術(shù)的重點(diǎn)。本技術(shù)利用特殊反應(yīng)助劑來提高干法脫硫效率的思路，可供業(yè)內(nèi)參考。

Study on Utilizing Additives to Improve Dry Desulphurization Efficiency

MU Lu-ying，MAO Zhi-wei，SHEN Yu-xiang
（Hefei Cement Research & Design Institute，Hefei 230051，China）

Dry FGD process is simple with low investment costs，but in comparison with wet FGD and semi-dry FGD，the dry FGD efficiency is lower，and SO2emissions fall short of the national emission standards. So，it is difficult to promote dry FGD. This paper introduces a method to improve the efficiency of desulfurization by using special reaction additives.

dry desulfurization；reaction additives；desulfurization efficiency

TK223.27；X701.2

A

1006-5377（2016）10-0051-03