1.前言

垃圾焚燒爐煙氣中SO2、SO3的吸收多采用半干法以石灰乳溶液作為吸收劑，此類方法不僅石灰乳制備設(shè)備較多，而且管理復(fù)雜，石灰乳管路易堵塞。本文介紹從奧地利AEE公司引進的一種新型干法脫硫工藝，該工藝采用的脫硫介質(zhì)是價廉的生石灰，在現(xiàn)場生石灰經(jīng)干消化得到消石灰Ca(OH)2細粉。由于制得的消石灰顆粒已足夠細，可以滿足脫硫要求，無須再磨，節(jié)省了購買球磨機等設(shè)備的投資費用，減少了能耗，降低了運行費用。消石灰用噴射器送至反應(yīng)器，在反應(yīng)器和布袋除塵器內(nèi)反復(fù)循環(huán)，充分反應(yīng)，起到脫硫作用。在反應(yīng)器內(nèi)加入適量的噴霧水，以降低煙氣溫度和加強混合作用，煙氣溫度的降低和濕度增加可提高脫硫效率。

布袋除塵器收集的灰從其底部和循環(huán)灰槽大部分返回反應(yīng)器循環(huán)流動：多余的細灰進入小灰倉，再由小灰倉送到灰?guī)�。該細灰主要成分為CaSO4、CaCO3，經(jīng)鑒定無害后可以作采石場或煤礦填充材料，也可作墻壁和街道的隔音材料。該工藝設(shè)備簡單且無廢水排出。

2.主要工藝流程

工藝流程見圖1，系統(tǒng)主要分為三部分：給料系統(tǒng)、加水系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)和收塵系統(tǒng)。

2.1給料系統(tǒng)

主要是Ca(OH)2和活性炭兩儲倉，Ca(OH)2是由CaO適當(dāng)加入少量水份后獲得，并保持流動性。Ca(OH)2儲倉按5天用量設(shè)計，直徑5.5m、高度20m，供3臺65t/h循環(huán)流化床鍋爐使用，儲倉上安裝有必需設(shè)備，例如：除塵器、料位計、流化卸料系統(tǒng)、閥門、旋轉(zhuǎn)葉輪給料器等，來確保設(shè)備和工藝要求。Ca(OH)2是脫硫系統(tǒng)必須的吸收劑，Ca(OH)2通過氣力輸送直接從Ca(OH)2儲倉中送至反應(yīng)器。吸收劑的輸送量由原煙氣流中SOZ的含量對比控制。

活性炭由卡車運至廠區(qū)，通過卡車的增壓系統(tǒng)將其卸在活性炭儲倉里，儲倉按30天的存儲量來設(shè)計。其直徑3.5m，高度13m，供3臺爐使用。儲倉上裝有必需的設(shè)備，例如：除塵器、料位計、流化卸料系統(tǒng)、閥門、旋轉(zhuǎn)葉輪給料器來確保設(shè)備和工藝要求及安全保證。

圖1干法脫硫流程圖

2.2加水系統(tǒng)

煙氣進入反應(yīng)器，由完全霧化的工藝水冷卻，噴入的霧化水量依據(jù)設(shè)定的煙氣溫度確定。水通過高壓水泵送至高壓噴嘴，水量通過在循環(huán)水管中安裝的調(diào)節(jié)閥來控制。

4臺(3用1備)離心泵用來增大霧化水的壓力使之超過35bar。在連續(xù)的給水系統(tǒng)上安裝了一個工藝水箱，直徑2.5m、高3.6m。水箱上安裝了一個最低水位儀來保護水泵。

霧化水水質(zhì)應(yīng)滿足工業(yè)用水標準。

2.3反應(yīng)系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)

在增壓反應(yīng)器里，煙氣和Ca(OH)2一起進入反應(yīng)器，達到脫硫效果。其化學(xué)反應(yīng)如下：

Ca(OH)2+2HCl=Ca(OH)2+2H2O

Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O

Ca(OH)2+SO3=CaSOa+H2O

Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O

在煙氣中含有HCl的情況下，增壓反應(yīng)器最佳工作溫度應(yīng)比煙氣飽和溫度高20℃～25℃。煙氣中部分煙塵和吸收劑在增壓反應(yīng)器頂部會沿著反應(yīng)器壁向下流動，另一部分煙塵和發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的吸收劑與煙氣一起離開反應(yīng)器進入布袋除塵器，在布袋除塵器里，煙氣和煙塵被分離，煙塵進入保溫的返料斜槽中(中間加保溫電熱線)。

返料斜槽充當(dāng)反應(yīng)器中流化床給料的中間儲料倉，大多數(shù)分離后的灰塵通過配料滾筒和流化氣力輸送再返回到反應(yīng)器。因此，增壓反應(yīng)器和布袋除塵器之間的煙氣灰塵含量增大到1000g/Nm3。使用這臺反應(yīng)器，調(diào)整吸收劑在反應(yīng)器中的時間，以加強污染物去除率和吸收劑的利用率。

再循環(huán)固體總量是依據(jù)反應(yīng)器進口和出口之間的壓力變量和煙氣的流量來控制的。

返料斜槽中部分物料通過旋轉(zhuǎn)葉片給料機排到物料小灰倉，在此和來自反應(yīng)塔底部的灰混合，通過氣力輸送系統(tǒng)把物料送到灰儲倉，灰儲倉裝備有料位計、流化卸料系統(tǒng)和方便卡車裝車的快插接頭。

進入灰儲倉的干灰產(chǎn)品經(jīng)鑒定無害后可以在水泥工業(yè)繼續(xù)使用或者在采石場或煤礦作為穩(wěn)定的填充材料。

為去除反應(yīng)器出口煙氣中的飛灰顆粒(含脫硫脫酸產(chǎn)物、吸附重金屬及二惡英的活性炭顆粒等)，設(shè)置一臺低壓脈沖布袋除塵器。

3.干法脫硫工藝的運行調(diào)節(jié)

干法脫硫工藝的系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)主要取以下3個信號，用以前饋或反饋到各個調(diào)節(jié)回路，相互配合，達到脫硫的最佳工況條件，保證脫硫的效果。

3.1控制好脫硫塔(反應(yīng)器)內(nèi)的溫度及高度重視塔內(nèi)的加水方式

(1)監(jiān)測脫硫塔內(nèi)的溫度，以此來調(diào)節(jié)噴水系統(tǒng)的開度和噴水量的大小，保持適當(dāng)?shù)腁ST值，使床溫在各種負荷和工況條件下，煙氣的酸露點溫度始終保持在較高處，這樣，吸收劑的活性最佳，能夠較好地捕捉SO2，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高脫硫率。

在大型化商業(yè)運行的脫硫塔中，溫度的控制是比較困難的，它是制約脫硫裝置大型化發(fā)展的主要因素之一。當(dāng)脫硫塔直徑越來越大時，要各個大面積截面上的溫度保持均勻性，需采取大量的有效措施。奧地利AEE公司在解決傳熱傳質(zhì)這一問題上，取得了一定的成績，效果明顯。

(2)給脫硫塔內(nèi)加水的方式頗為講究。在旋轉(zhuǎn)噴霧等半干法中，由于吸收劑以漿液形式噴入時帶有水，運行時又需加水調(diào)節(jié)，造成由溫度信號而引起的水路調(diào)節(jié)器變得復(fù)雜化，因為在噴漿工藝中，所加入的水與吸收劑的量有比例關(guān)系，使噴水調(diào)節(jié)受其它因素影響。干法脫硫工藝的水完全與吸收劑、再循環(huán)料一道加入反應(yīng)塔，工藝吸收劑直接以干粉形態(tài)噴入，水路另外單獨噴入，就噴水調(diào)溫而言，干法脫硫工藝顯然要更方便一些。

3.2監(jiān)測SO2排放量

監(jiān)測SO2排放量信號，用于調(diào)節(jié)脫硫劑的加入量。當(dāng)SO2排放量較大時，就應(yīng)加入更多的吸收劑去吸收更多的SO2；當(dāng)SO2的排放量較小時，就應(yīng)減少吸收劑的使用，使系統(tǒng)運行經(jīng)濟合理，降低成本。

3.3監(jiān)督吸收塔的壓降

監(jiān)測吸收塔的壓降，用于調(diào)節(jié)吸收劑再循環(huán)量的大小，使脫硫劑的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)控制在設(shè)計范圍之內(nèi)，這樣既可控制下游布袋除塵器的入口灰塵濃度和煙囪煙氣排放的煙塵濃度，又可提高吸收劑的利用率，降低鈣硫比。

控制這三個監(jiān)測量及其相關(guān)的信號去調(diào)節(jié)各運行回路，使脫硫系統(tǒng)的運行機制達到最優(yōu)化，這是干法、半干法脫硫工藝控制系統(tǒng)的基本要求。就控制的靈敏性，可靠性而言，如果三個控制回路能完全獨立，互不影響則最理想。而干法脫硫工藝的控制原理最能符合這一要求。由于其吸收劑，水和脫硫渣的再循環(huán)是獨立加入到脫硫塔的，這樣就避免了其三者的互相牽連，避免了增加脫硫劑時附加了水而使溫度下降或加水降溫時附加了脫硫劑，從而增加再循環(huán)量而增大鈣硫比的情況。當(dāng)然，以上三個參數(shù)總是相互影響，相互調(diào)節(jié)的，但三路系統(tǒng)的參數(shù)分別調(diào)節(jié)，會更方便靈活一些。

4.技術(shù)特點

(1)脫硫效率高：在鈣硫比為1.1～1.5時，脫硫效率可達90%以上。

(2)工程投資費用、運行費用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50%～70%。

(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，為濕法工藝40%～50%，且轉(zhuǎn)動部件少，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護和檢修費用。

(4)占地面積小，為濕法工藝的30%～40%，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機組的改造和場地緊缺的新建機組。

(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30%～50%。

(6)能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體，其脫除效率達90%～99%，因而對反應(yīng)塔及其下游的煙道、煙囪等設(shè)備腐蝕性較小，可直接使用于干煙囪排放脫硫煙氣。

(7)對鍋爐負荷變化的適用性強，負荷跟蹤特性好，啟停方便，可在30%負荷時投用，對基本負荷和調(diào)峰機組均有很好的適用性。

(8)對燃料硫分的適應(yīng)性強，可在0.3%～6.5%的硫分中使用。且應(yīng)用于中低硫分(<2%)時，其經(jīng)濟性優(yōu)于濕法工藝。

(9)無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈干態(tài)，不會造成二次污染，對綜合利用和處置堆放有利。

(10)已有多年的運行經(jīng)驗，工藝已成熟、可靠。

(11)若在脫硫吸收劑中加入少量的鐵基催化劑，可脫除60%～90%的氮氧化物，具有脫硫脫氮一體化的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5.結(jié)束語

隨著垃圾焚燒、冶煉工業(yè)、火力發(fā)電等工業(yè)的發(fā)展，越來越多的含SO2煙氣需要治理，為了避免治理廢氣而污染水體，人們正尋找簡單價廉、沒有二次污染的治理方法。干法脫硫工藝是較好的方法之一。大多數(shù)情況下，它排出的干灰沒有污染，可以作為建筑材料，其主要成分有CaCO3/CaSO4以及未反應(yīng)的吸收劑，加水后發(fā)生固化反應(yīng)，固化后的屈服強度可達15～18N/mm2，滲透率約為3×10-11，壓實密度為1.28g/cm3，強度與混凝土接近，滲透率與粘土相當(dāng)，因此適合用于礦井回填、道路基礎(chǔ)等方面。

一種新型干法脫硫工藝，該工藝采用的脫硫介質(zhì)是價廉的生石灰，在現(xiàn)場生石灰經(jīng)干消化得到消石灰Ca(OH)2細粉。由于制得的消石灰顆粒已足夠細，可以滿足脫硫要求，無須再磨，節(jié)省了購買球磨機等設(shè)備的投資費用，減少了能耗，降低了運行費用。消石灰用噴射器送至反應(yīng)器，在反應(yīng)器和布袋除塵器內(nèi)反復(fù)循環(huán)，充分反應(yīng)，起到脫硫作用。在反應(yīng)器內(nèi)加入適量的噴霧水，以降低煙氣溫度和加強混合作用，煙氣溫度的降低和濕度增加可提高脫硫效率。
布袋除塵器收集的灰從其底部和循環(huán)灰槽大部分返回反應(yīng)器循環(huán)流動：多余的細灰進入小灰倉，再由小灰倉送到灰?guī)�。該細灰主要成分為CaSO4、CaCO3，經(jīng)鑒定無害后可以作采石場或煤礦填充材料，也可作墻壁和街道的隔音材料。該工藝設(shè)備簡單且無廢水排出。
2.主要工藝流程
工藝流程見圖1，系統(tǒng)主要分為三部分：給料系統(tǒng)、加水系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)和收塵系統(tǒng)。
2.1給料系統(tǒng)
主要是Ca(OH)2和活性炭兩儲倉，Ca(OH)2是由CaO適當(dāng)加入少量水份后獲得，并保持流動性。Ca(OH)2儲倉按5天用量設(shè)計，直徑5.5m、高度20m，供3臺65t/h循環(huán)流化床鍋爐使用，儲倉上安裝有必需設(shè)備，例如：除塵器、料位計、流化卸料系統(tǒng)、閥門、旋轉(zhuǎn)葉輪給料器等，來確保設(shè)備和工藝要求。Ca(OH)2是脫硫系統(tǒng)必須的吸收劑，Ca(OH)2通過氣力輸送直接從Ca(OH)2儲倉中送至反應(yīng)器。吸收劑的輸送量由原煙氣流中SOZ的含量對比控制。
活性炭由卡車運至廠區(qū)，通過卡車的增壓系統(tǒng)將其卸在活性炭儲倉里，儲倉按30天的存儲量來設(shè)計。其直徑3.5m，高度13m，供3臺爐使用。儲倉上裝有必需的設(shè)備，例如：除塵器、料位計、流化卸料系統(tǒng)、閥門、旋轉(zhuǎn)葉輪給料器來確保設(shè)備和工藝要求及安全保證。

圖1干法脫硫流程圖
2.2加水系統(tǒng)
煙氣進入反應(yīng)器，由完全霧化的工藝水冷卻，噴入的霧化水量依據(jù)設(shè)定的煙氣溫度確定。水通過高壓水泵送至高壓噴嘴，水量通過在循環(huán)水管中安裝的調(diào)節(jié)閥來控制。
4臺(3用1備)離心泵用來增大霧化水的壓力使之超過35bar。在連續(xù)的給水系統(tǒng)上安裝了一個工藝水箱，直徑2.5m、高3.6m。水箱上安裝了一個最低水位儀來保護水泵。
霧化水水質(zhì)應(yīng)滿足工業(yè)用水標準。
2.3反應(yīng)系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)
在增壓反應(yīng)器里，煙氣和Ca(OH)2一起進入反應(yīng)器，達到脫硫效果。其化學(xué)反應(yīng)如下：
Ca(OH)2+2HCl=Ca(OH)2+2H2O
Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSOa+H2O
Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O
在煙氣中含有HCl的情況下，增壓反應(yīng)器最佳工作溫度應(yīng)比煙氣飽和溫度高20℃～25℃。煙氣中部分煙塵和吸收劑在增壓反應(yīng)器頂部會沿著反應(yīng)器壁向下流動，另一部分煙塵和發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的吸收劑與煙氣一起離開反應(yīng)器進入布袋除塵器，在布袋除塵器里，煙氣和煙塵被分離，煙塵進入保溫的返料斜槽中(中間加保溫電熱線)。
返料斜槽充當(dāng)反應(yīng)器中流化床給料的中間儲料倉，大多數(shù)分離后的灰塵通過配料滾筒和流化氣力輸送再返回到反應(yīng)器。因此，增壓反應(yīng)器和布袋除塵器之間的煙氣灰塵含量增大到1000g/Nm3。使用這臺反應(yīng)器，調(diào)整吸收劑在反應(yīng)器中的時間，以加強污染物去除率和吸收劑的利用率。
再循環(huán)固體總量是依據(jù)反應(yīng)器進口和出口之間的壓力變量和煙氣的流量來控制的。
返料斜槽中部分物料通過旋轉(zhuǎn)葉片給料機排到物料小灰倉，在此和來自反應(yīng)塔底部的灰混合，通過氣力輸送系統(tǒng)把物料送到灰儲倉，灰儲倉裝備有料位計、流化卸料系統(tǒng)和方便卡車裝車的快插接頭。
進入灰儲倉的干灰產(chǎn)品經(jīng)鑒定無害后可以在水泥工業(yè)繼續(xù)使用或者在采石場或煤礦作為穩(wěn)定的填充材料。
為去除反應(yīng)器出口煙氣中的飛灰顆粒(含脫硫脫酸產(chǎn)物、吸附重金屬及二惡英的活性炭顆粒等)，設(shè)置一臺低壓脈沖布袋除塵器。
3.干法脫硫工藝的運行調(diào)節(jié)
干法脫硫工藝的系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)主要取以下3個信號，用以前饋或反饋到各個調(diào)節(jié)回路，相互配合，達到脫硫的最佳工況條件，保證脫硫的效果。
3.1控制好脫硫塔(反應(yīng)器)內(nèi)的溫度及高度重視塔內(nèi)的加水方式
(1)監(jiān)測脫硫塔內(nèi)的溫度，以此來調(diào)節(jié)噴水系統(tǒng)的開度和噴水量的大小，保持適當(dāng)?shù)腁ST值，使床溫在各種負荷和工況條件下，煙氣的酸露點溫度始終保持在較高處，這樣，吸收劑的活性最佳，能夠較好地捕捉SO2，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高脫硫率。
在大型化商業(yè)運行的脫硫塔中，溫度的控制是比較困難的，它是制約脫硫裝置大型化發(fā)展的主要因素之一。當(dāng)脫硫塔直徑越來越大時，要各個大面積截面上的溫度保持均勻性，需采取大量的有效措施。奧地利AEE公司在解決傳熱傳質(zhì)這一問題上，取得了一定的成績，效果明顯。
(2)給脫硫塔內(nèi)加水的方式頗為講究。在旋轉(zhuǎn)噴霧等半干法中，由于吸收劑以漿液形式噴入時帶有水，運行時又需加水調(diào)節(jié)，造成由溫度信號而引起的水路調(diào)節(jié)器變得復(fù)雜化，因為在噴漿工藝中，所加入的水與吸收劑的量有比例關(guān)系，使噴水調(diào)節(jié)受其它因素影響。干法脫硫工藝的水完全與吸收劑、再循環(huán)料一道加入反應(yīng)塔，工藝吸收劑直接以干粉形態(tài)噴入，水路另外單獨噴入，就噴水調(diào)溫而言，干法脫硫工藝顯然要更方便一些。
3.2監(jiān)測SO2排放量
監(jiān)測SO2排放量信號，用于調(diào)節(jié)脫硫劑的加入量。當(dāng)SO2排放量較大時，就應(yīng)加入更多的吸收劑去吸收更多的SO2；當(dāng)SO2的排放量較小時，就應(yīng)減少吸收劑的使用，使系統(tǒng)運行經(jīng)濟合理，降低成本。
3.3監(jiān)督吸收塔的壓降
監(jiān)測吸收塔的壓降，用于調(diào)節(jié)吸收劑再循環(huán)量的大小，使脫硫劑的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)控制在設(shè)計范圍之內(nèi)，這樣既可控制下游布袋除塵器的入口灰塵濃度和煙囪煙氣排放的煙塵濃度，又可提高吸收劑的利用率，降低鈣硫比。
控制這三個監(jiān)測量及其相關(guān)的信號去調(diào)節(jié)各運行回路，使脫硫系統(tǒng)的運行機制達到最優(yōu)化，這是干法、半干法脫硫工藝控制系統(tǒng)的基本要求。就控制的靈敏性，可靠性而言，如果三個控制回路能完全獨立，互不影響則最理想。而干法脫硫工藝的控制原理最能符合這一要求。由于其吸收劑，水和脫硫渣的再循環(huán)是獨立加入到脫硫塔的，這樣就避免了其三者的互相牽連，避免了增加脫硫劑時附加了水而使溫度下降或加水降溫時附加了脫硫劑，從而增加再循環(huán)量而增大鈣硫比的情況。當(dāng)然，以上三個參數(shù)總是相互影響，相互調(diào)節(jié)的，但三路系統(tǒng)的參數(shù)分別調(diào)節(jié)，會更方便靈活一些。
4.技術(shù)特點
(1)脫硫效率高：在鈣硫比為1.1～1.5時，脫硫效率可達90%以上。
(2)工程投資費用、運行費用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50%～70%。
(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，為濕法工藝40%～50%，且轉(zhuǎn)動部件少，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護和檢修費用。
(4)占地面積小，為濕法工藝的30%～40%，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機組的改造和場地緊缺的新建機組。
(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30%～50%。
(6)能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體，其脫除效率達90%～99%，因而對反應(yīng)塔及其下游的煙道、煙囪等設(shè)備腐蝕性較小，可直接使用于干煙囪排放脫硫煙氣。
(7)對鍋爐負荷變化的適用性強，負荷跟蹤特性好，啟停方便，可在30%負荷時投用，對基本負荷和調(diào)峰機組均有很好的適用性。
(8)對燃料硫分的適應(yīng)性強，可在0.3%～6.5%的硫分中使用。且應(yīng)用于中低硫分(<2%)時，其經(jīng)濟性優(yōu)于濕法工藝。
(9)無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈干態(tài)，不會造成二次污染，對綜合利用和處置堆放有利。

(10)已有多年的運行經(jīng)驗，工藝已成熟、可靠。
(11)若在脫硫吸收劑中加入少量的鐵基催化劑，可脫除60%～90%的氮氧化物，具有脫硫脫氮一體化的發(fā)展?jié)摿Α?
5.結(jié)束語
隨著垃圾焚燒、冶煉工業(yè)、火力發(fā)電等工業(yè)的發(fā)展，越來越多的含SO2煙氣需要治理，為了避免治理廢氣而污染水體，人們正尋找簡單價廉、沒有二次污染的治理方法。干法脫硫工藝是較好的方法之一。大多數(shù)情況下，它排出的干灰沒有污染，可以作為建筑材料，其主要成分有CaCO3/CaSO4以及未反應(yīng)的吸收劑，加水后發(fā)生固化反應(yīng)，固化后的屈服強度可達15～18N/mm2，滲透率約為3×10-11，壓實密度為1.28g/cm3，強度與混凝土接近，滲透率與粘土相當(dāng)，因此適合用于礦井回填、道路基礎(chǔ)等方面。

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