干法脫硫除塵一體化技術研究
目前，國內各類燃煤鍋爐排放的煙氣中含有大量的粉塵和二氧化硫等有害氣體。每年排入大氣的煙塵量達3000萬噸以上，二氧化硫排放量1800萬噸以上，嚴重污染了大氣，惡化了人們的生存環境。當今世界上已經研發出200余種煙氣脫硫方法，但商業化運行的不超過20種，本文將著重介紹干法脫硫除塵一體化技術運用于煙氣脫硫除塵系統。
1 煙氣脫硫技術的概述
煙氣脫硫技術按照工藝方案可分為：濕法脫硫工藝、半干法脫硫工藝和干法脫硫工藝。煙氣脫硫技術發展初期多采用濕法工藝技術，最近的幾年里，國家大力提倡采用半干法工藝脫硫除塵。但由于半干法工藝存在的一些問題，當今的煙氣脫硫發展的趨勢逐漸的轉變為干法脫硫除塵工藝技術。
1.1 濕法脫硫工藝
濕法脫硫工藝中，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態，其脫硫過程是氣液反應，反應速度快，脫硫效率高，脫硫劑利用率高，其中以濕法石灰石-石膏洗滌工藝最為成熟，應用也最為廣泛。
濕法石灰石-石膏洗滌工藝的典型流程為：從除塵器出來的煙氣經過一個換熱器，然后進入吸收塔，在吸收塔內SO2直接和磨細的石灰懸浮液接觸并被吸收。新鮮的石灰漿液不斷的加入到吸收塔底部的蓄液槽中，洗滌后的煙氣通過除霧器、換熱器和煙囪排入大氣。
該工藝脫硫效率可保證在95%以上，同時也存在廢水的二次污染、石膏結垢堵塞、脫硫產物的處理比較麻煩、煙氣溫度較低不利于擴散、工藝較復雜、運行費用高、占地面積和投資較大等一些問題。
1.2 半干法脫硫工藝
半干法煙氣脫硫市場占有率僅次于濕法。該工藝是利用煙氣顯熱蒸發石灰漿液中的水分，同時在干燥的過程中，石灰與煙氣中的SO2反應生成亞硫酸鈣。噴霧干燥煙氣脫硫是典型的半干法脫硫工藝，其工藝流程包括：吸收劑的制備、吸收劑漿液霧化、霧粒與煙氣的接觸混合、液滴蒸發與SO2吸收、灰渣排出和再循環。
半干法工藝較簡單，干態產物易于處理，無廢水產生，投資一般低于傳統濕法，但存在以下幾個方面的問題：（1）容器和管道的堵塞；（2）吸收塔內固體沉積結垢；（3）噴霧器磨損；（4）煙道和除塵器的腐蝕；（5）除塵器壓降增加。
1.3 干法脫硫工藝
干法煙氣脫硫工藝在無液相介入，完全干燥的狀態下進行，所以脫硫效率較濕法低。隨著干法脫硫工藝的日益完善，再加上干法工藝流程簡單、投資少、運行費用低等因素，干法脫硫工藝已開始在燃煤電廠推廣應用。干法脫硫工藝可以分為：爐內噴鈣、管道噴射和混合噴射等。
1.3.1爐內噴鈣
爐內噴鈣是把干的吸收劑直接噴到鍋爐爐膛的氣流中，爐膛內的熱量將吸收劑煅燒成具有活性的CaO從而與煙氣中的SO2發生反應。與其他脫硫工藝相比爐內噴鈣對爐膛內的溫度要求很高，溫度越高反應速度增大，但溫度過高，CaO就會發生燒結，活性降低。所以爐內噴鈣脫硫效率取決于在臨界溫度范圍內的停留時間。
1.3.2管道噴射
管道噴射是直接將脫硫劑噴入煙氣管道中，一般脫硫劑有消石灰、鈉基吸收劑或石灰漿等。這種方案投資省，能耗低，但存在脫硫效率低，以及管道的沾污和腐蝕的問題。
2 干法脫硫除塵一體化技術
2.1工藝流程簡介
本工藝的主要技術是通過向含有粉塵和二氧化硫的煙氣中噴射熟石灰干粉和反應助劑來實現脫硫的。二氧化硫和熟石灰在反應助劑的輔助下充分發生化學反應，形成固態硫酸鈣(CaSO4)，附著在粉塵上或凝聚成細微顆粒，隨粉塵一起被袋式除塵器收集下來。
該工藝中主要包括：急冷反應塔系統、消石灰及反應助劑的儲存、計量及輸送系統、除塵反應系統和飛灰輸送系統等。
2.1.1. 急冷反應塔系統
由于本系統中采用袋式除塵器，濾袋的使用溫度限定了進入除塵器的煙氣的溫度，其最低溫度不得低于露點溫度，最高溫度不得高于1900C。另外，急冷反應塔還起到一個增濕的作用，從而提高脫硫效率。在急冷反應塔中，對噴水量和水滴直徑要求嚴格，否則引起急冷反應塔濕壁和后續管道的腐蝕。為了防止濕壁引起反應塔腐蝕，除在反應塔內部鋪設防腐材料外，在反應塔內壁設置了空氣幕，保護急冷反應塔不被腐蝕。
煙氣由急冷反應塔上部的進氣口進入塔內（塔體內的上部設有氣流均布裝置），通過塔頂周圍布置的雙流體噴嘴噴霧降溫，使煙氣溫度降至1700C左右，再由急冷反應塔下部排氣口通過煙道至袋除塵器進氣口。在煙氣通過急冷反應塔過程中，由于噴霧降溫和煙道通道面積的擴大，煙氣中粒徑較大的粉塵在重力作用下會沉降在反應塔的灰斗倉內，經灰斗倉底的螺旋除灰機和飛灰排出閥排出。
2.1.2．消石灰及反應助劑的儲存、計量及輸送系統
吸收劑消石灰要求Ca(OH)2干粉，含水在0.5%以下，純度90%，200目。通過氣力輸送至圓形鋼倉內儲存備用。為了防止消石灰結塊，儲料倉灰斗壁設有流化板，壓縮空氣通入流化板使粉塵流態化。消石灰通過單管螺旋預給料機送入螺旋計量秤。螺旋計量秤根據煙氣的硫含量來計量消石灰，計量后的消石灰入物料匯總小倉。
干法脫硫工藝單選用吸收劑的情況下，其脫硫效率一般只能達到50%左右。所以必須選用反應助劑提高脫硫效率，經過特殊制備的反應助劑可使脫硫率提高到90%以上。和消石灰一樣，反應助劑經過流化板、單管螺旋預給料機和螺旋計量秤計量后，入物料匯總小倉。物料匯總小倉后設置粉料供料機，通過加速器利用羅茨鼓風機提供的高壓空氣把消石灰和反應助劑混合物經管道吹送至除塵器進氣口煙道內，并隨煙氣氣流進入除塵器內部。
2.1.3．除塵器系統
本系統中的除塵器已不單單是去除煙氣中的粉塵，它集脫硫和除塵于一體的袋式除塵器。煙氣進入除塵器進氣管在負壓作用下，較均勻的進入除塵器的各個室，煙氣中反應混合物在除塵器的濾袋表面吸附形成一層預過濾層，當SO2氣體通過預涂層時，就與這些藥劑反應而被除去。經過了煙道內的反應和預過濾層的反應，除塵效率已達到了90%以上。調節除塵器的清灰間隔，使預過濾層的脫硫劑消石灰充分反應，生成CaSO4。當除塵器清灰時預過濾層脫落落入灰斗，由于飛灰的濕含量較大，為防止在管道內沉積而腐蝕管道，將不再循環利用，直接螺旋輸送機送入灰庫，凈化后的煙氣由后排風機排入大氣。
2.1.4．飛灰輸送
除塵器濾袋過濾下來的粉塵，通過設在灰斗排灰口的回轉卸灰器和螺旋輸送機送入匯總螺旋輸送機入倉式泵進料小倉，通過倉式泵經管道送至飛灰庫。
3 脫硫效率
干法脫硫工藝最主要的問題就是干法脫硫效率較低，而影響脫硫效率的主要因素有：SO2的濃度、吸收劑的類型、Ca/S摩爾比、反應溫度和停留時間、反應助劑的添加、反應的相對濕度和氯化物的含量。該套干法脫硫除塵一體化的工藝中，針對這些影響因素采取了相應的措施以提高脫硫效率。
（1）在吸收劑的選擇方面，我們選擇200目的消石灰而不是石灰石。因為從化學反應來看，氫氧化物的反應活性比碳酸鹽高，從而可以加快反應速率提高脫硫效率。
（2）Ca/S摩爾比對脫硫效率的影響最為主要。從試驗和理論上看，脫硫效率隨著Ca/S摩爾比的增加而增加，但當Ca/S摩爾比超過1.5時，再增加脫硫劑，脫硫效率提升幅度較小。本系統中Ca/S控制在1.5～2.0之間。既保證了最大的脫硫效率又保證了脫硫劑的最大使用率，降低脫硫成本。
（3）反應溫度和停留時間是影響脫硫效率的重要參數。在管道噴射中降低趨近飽和溫度到110C或以下，脫硫率最大。煙氣性質不同飽和溫度也就不同，因此管道煙氣脫硫反應溫度是根據現場工況進行調節的。停留時間即脫硫反應時間，在保證了最佳的反應溫度的情況下，脫硫反應所需的時間約為1～2秒。本系統的脫硫反應不僅在管道中進行，在除塵器的濾袋表面還繼續二次反應，保證了充足的反應時間。
（4）添加劑使用的是我們新研發的特殊反應助劑，它具有大的表面積和孔隙率，可以將脫硫效率提高到90%以上。
（5）相對濕度對脫硫效率的影響較大，相對濕度越高，蒸發所需時間越長，延長了脫硫反應時間從而提高了脫硫效率。
（6）氯離子的存在能使ΔT（高于露點的溫度）保持較高的溫差，可以明顯提高脫硫效率，而且，氯離子與脫硫劑反應生成氯化鈣，氯化鈣是一種多孔隙率物質，在一些脫硫工藝中，氯化鈣作為添加劑使用，以提高脫硫效率。從實踐中看，該套工藝運用于電廠脫硫和垃圾焚燒廠脫硫中的脫硫效率不同，垃圾焚燒廠的脫硫效率高于電廠脫硫效率的原因也在于垃圾焚燒廠的煙氣中氯含量較高。
4 小結
（1）從脫硫工藝上看，濕法、干法和半干法各有優缺點，但由于干法工藝的投資省，工藝簡單，和它不斷提高的脫硫效率，在實際中的運用越來越廣泛。
（2）經過理論研究和實際應用情況來看，干法脫硫工藝中選擇200目的消石灰、Ca/S控制在1.5～2.0之間、ΔT為110C、反應時間保證在2秒和選用有效的反應助劑這些條件，就能達到90%以上的脫硫效率。
（3）對于垃圾焚燒廠來說，由于其本身的硫含量較電廠低，再加上煙氣中富含氯離子，可以適當的降低Ca/S摩爾比，大約控制在1.5以下。
（4）隨著國家環保法規的日益嚴格和對煙氣排放中硫含量的控制，干法煙氣脫硫工程必定有著良好的市場前景。
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