利用助剂提高干法脱硫效率的研究

穆璐莹，毛志伟，沈玉祥

（合肥水泥研究设计院，合肥　230051）

利用助剂提高干法脱硫效率的研究

穆璐莹，毛志伟，沈玉祥

（合肥水泥研究设计院，合肥230051）

干法脱硫工艺简单、投资少，但与湿法脱硫和半干法脱硫相比，脱硫效率较低，SO2的排放浓度达不到国家排放标准，因此在各个行业的烟气脱硫中难以推广。文章介绍了一种用特殊反应助剂提高脱硫效率的方法。

干法脱硫；反应助剂；脱硫效率

环保“十二五”规划中二氧化硫的排放总量控制的目标是：到2015年，二氧化硫的排放总量将比2010年减少8％，总量控制目标为2086.4万吨。但目前我国的SO2排放总量仍居世界第一位，面临减排的巨大压力，因而工业废气脱硫任务迫在眉睫。目前，国内采用的脱硫工艺主要有：湿法脱硫工艺、半干法脱硫工艺以及干法脱硫工艺，其中干法脱硫工艺脱硫效率略低。本文主要介绍了如何在干法脱硫工艺中提高脱硫效率。

1　干法脱硫工艺简介

干法脱酸技术一般为“干法管道喷射+除尘器”，其原理主要是利用碱性脱酸剂（一般为消石灰或CaO粉末），利用专门的喷头将其喷入烟道内，使脱酸剂的微粒表面直接与酸性气体接触，在约140℃的适宜温度下与之发生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒。在除尘装置内，大量反应产物和未反应的石灰颗粒被吸附在滤袋表面，形成一定厚度的粉尘层，相当于固定床反应器。SO2与Ca（OH）2在固定床反应器上发生反应生成固体无机盐，并通过滤袋的过滤而留在除尘器内。经过除尘器净化处理后，符合排放标准的废气由排风机排入大气。干法脱硫工艺流程见图1。

图1　干法脱硫工艺流程图

2　干法脱硫效率

干法脱硫主要是利用袋式除尘器作为固定床反应器，因此需提高固定床反应器上的反应效率。干法脱硫工艺中主要采用的脱硫剂为消石灰，消石灰主要成分是Ca（OH）2，密度为2200～2308kg/m3，堆积密度为0.4～0.5kg/L，比表面积平均值约为15.2m2/g。消石灰在低温时与SO2反应有很高的活性。但如果单纯采用消石灰作为脱硫剂，其利用率一般低于30％。吸收剂利用率过低，不仅会增加脱硫系统的运行费用，也加大了粉尘的处理量。因此，提高吸收剂的利用率，减少吸收剂的用量，成为干法脱硫工艺研究的主要内容。

为了提高吸收剂的转化率，业内努力寻找其他吸收剂来代替传统的Ca（OH）2，这些努力主要集中在三方面：灰渣再循环、添加剂、高效吸收剂。例如：石灰石和用过的吸收剂的循环使用；水合石灰石和氢氧化钙喷射剂；用蒸气活化钙基吸收剂；再生吸收剂；水合氢氧化钙和硅胶等物组成的钙基吸收剂等。其中消石灰和不同来源的硅（如硅藻土、蒙脱黏土/膨润土、飞灰）配合与用纯消石灰相比，可以明显提高钙的转化率。在相同的制备条件下，单纯用消石灰所制得的吸收剂只能获得18m2/g的比表面积和1.4m3/g的空隙率。而混合吸收剂的比表面积可达52m2/g，空隙率1.7m3/g。因此在脱硫剂中添加反应助剂，可以增加反应面积，提高吸收剂的利用率。

3　反应助剂

目前，利用消石灰作为脱硫剂时，在干法脱硫工艺中，为提高脱酸效率通常采用的反应助剂主要有：

（1）活性矾土

活性矾土的主要成分为氧化铝，脱硫剂中加入活性矾土对SO2脱除率增幅最大，对HCl较小。在150℃左右的较低温度下，活性矾土对SO2的吸附属低温物理吸附，SO2的脱除率在35％～46％。

（2）特殊反应助剂

合肥水泥研究设计院研制的一种由多种天然矿物配比而成的特殊反应助剂，其本质是含水的非晶质SiO2，SiO2含量常超过70％，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点。这种特殊反应助剂作为添加剂加入消石灰中，与反应助剂中的二氧化硅反应生成水合硅酸单钙和水合硅酸双钙不完全结晶物，呈纤维状，具有很大的比表面积和高持水性。高比表面积提供了足够的反应接触面积，使它能与SO2充分反应。同时其高持水性使湿度增加，加速了表面反应的进行，吸收剂活性得以提高。由此可知，比表面积越大，活性越大，反应越充分。

该反应助剂增加了脱酸剂孔隙和接触面，加快了吸附速率，解决了消石灰孔的直径太小影响二氧化硫向颗粒内部的扩散，甚至可能被反应生成物堵塞孔口的问题。同时生成的硅酸钙堆积密度小，在袋式除尘器滤袋表面形成疏松的过滤层（如图2所示），有利于SO2的脱除。

图2　添加特殊反应助剂后滤袋表面过滤示意图

4　案例分析

以某厂300t/d垃圾焚烧工艺线干法脱硫工艺为例，采用的脱硫剂是消石灰，细度200目以上，含量90％以上，特殊反应助剂在325目以上。消石灰以8kg/t垃圾的消耗量加入烟气净化系统，特殊反应助剂以消石灰的5％、10％、15％、20％、25％、30％的比例掺入，对急冷塔入口和除尘器出口位置的SO2含量进行测试对比，分析特殊反应助剂对脱硫效率的影响，数据如下表所示。反应助剂添加量与脱酸效率的曲线图如图3。

特殊反应助剂的添加量对脱酸效率的影响

图3　反应助剂添加量与脱酸效率关系曲线图

由图3可看出，单纯采用消石灰脱除SO2时，脱除率仅为64.6％，当反应助剂掺量达到35％时，其脱除率达到85.8％。同时可以看出，反应助剂掺量达到20％时，其脱除率增速最快。超过20％时，虽然脱除率有所上升，但从经济成本考虑，20％的掺量完全可以满足国家的烟气排放标准。因此，反应助剂对提高脱硫率的效果明显。

5　结论

随着国家环保排放标准的趋严，各行业的脱硫措施逐步提上日程。很多行业新上的脱硫装置受各种条件限制而采用了干法脱硫技术。干法脱硫技术具有工艺简单、能耗低、系统维护管理方便、无二次污染、占地小等特点，如何提高干法脱硫效率是该技术的重点。本技术利用特殊反应助剂来提高干法脱硫效率的思路，可供业内参考。

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