干法脱硫工艺技术分析

吕晓莹

摘要：目前国内外烟气脱硫技术种类较多，根据脱硫剂和脱硫副产物的物理形态不同，烟气脱硫技术可以分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫三大类。其中湿法脱硫主要有石灰石-石膏湿法脱硫、氨-硫铵法工艺湿法脱硫、镁-亚硫酸镁工艺湿法脱硫、海水湿法脱硫以及双碱法等；半干法脱硫的代表工艺有循环流化床CFB-FGD工艺、旋转喷雾干燥脱硫工艺、NID脱硫工艺等；干法脱硫的代表工艺有炉内喷钙尾部烟道增湿活化脱硫工艺、电子束干法脱硫、活性炭吸附脱硫等常规方法。

关键词：干法脱硫；工艺技术；应用

前言

随着国家对大气污染物的环保排放要求越来越严格，相关企业治理污染物排放的力度也不断加大，冶金钢铁行业的烟气治理越来越受到重视。为减少烟气中二氧化硫等有害物质的排放量，使其满足环保要求，同时改善当地大气环境，很多先进的脱硫技术已被应用。

1 SDS脱硫原理

SDS工艺也称之为SDS干法脱酸喷射技术。在具体的应用过程中主要工艺原理是将高效的脱硫剂颗粒直径范围在20~25um之间，将脱硫剂通过高速喷射的方法直接输送到管道内部，脱硫剂在管道当中会被激活，同时比表面积会快速上升和酸性烟气之间形成充分接触，产生一系列物理和化学反应，烟气当中的二氧化硫等各种酸性物质会被直接吸收和净化。SCR脱硝工艺原理主要是以选择性催化还原法为主，在装有催化剂的反应器当中，通过使用氨来作为还原剂，有效去除其中的各种氮氧化物。焦炉烟气当中所含有的硝化物，通常情况下包含95%的氧化氮以及5%的二氧化碳，通过SCR脱硝工艺的处理，可以进一步控制烟气当中的硝化物含量。SDS干法脱硫技术在20世纪80年代由比利时开发，在干式脱硫反应塔内喷入高活性的超细颗粒粉状脱硫剂(碳酸氢钠)，进入脱硫塔的回转窑窑尾烟气温度180~220℃，喷入的小苏打超细粉在添加剂的促进作用下被高温烟气激活，小苏打颗粒发生爆米花效应的爆涨，体积增加，生成活性强的像海绵一样的多孔结构，同时分解成Na₂CO₃、CO₂和水，具有很高的反应活性和吸附活性。SDS干法脱硫技术系统简单、操作方便、故障率低，同步运行率达100%。脱硫系统启动运行后，为全干态运行，脱硫反应器和下游设备均不需防腐，实现废水零排放，没有湿法烟囱拖尾和冒白烟现象；同时脱硫系统不需要雾化喷水增湿，节约水资源。排烟温度高，基本与脱硫塔入口烟气温度一致。高温干烟气的排放杜绝了烟气气溶胶产生的条件，同时SDS脱硫工艺具有良好的机组负荷调节适应性，可保证脱硫系统可靠稳定地连续运行。

2 SDS工艺流程

镁矿砂回转窑窑尾排出的高温烟气经过原已建SCR脱硝反应器和降温塔后，从降温塔出口烟道引出，经原烟气管道阀门和新增系统入口管道阀门切换汇合后，进入SDS脱硫反应器进口烟道。在SDS脱硫塔进口水平总烟道上，通过干式喷射器将碳酸氢钠超细粉颗粒喷入总烟道内。在脱硫剂喷射器和脱硫塔体之间设置了碳酸氢钠颗粒均布装置，使得脱硫剂碳酸氢钠在喷入脱硫塔水平总烟道高温烟气迅速加热活化激活过程中，脱硫剂进脱硫塔之前同时完成了脱硫剂细颗粒粉与烟气的充分均匀混合。进入脱硫塔反应器后，受热激活后活性和比表面积均增强的脱硫剂碳酸氢钠与回转窑窑尾烟气充分接触，发生物理吸附和化学反应，烟气中的SO₂，HCl等酸性气体被高效吸收净化。反应后的脱硫剂副产物与烟气一起进入布袋除尘器脱除净化，黏附在布袋上的含有脱硫剂的副产物颗粒可进一步发生脱硫反应。

3 SDS脱硫系统组成

脱硫设备构成包括如下：

1）高效研磨系统：包含碳酸氢钠储仓、星型给料器、中间粉仓、螺旋输送计量装置、高效研磨器、离心风机、气力输送管道等。

2）脱硫烟气系统：包括烟道、文丘里喷射段、导流板、脱硫反应器、布袋除尘器等。

3）碳酸氢钠喷射装置：喷射器、均布器。

4）压缩空气系统：包括压缩空气管道、减压阀、阀门等。

5）仪表组件：观察窗、塔进口温度计、塔进口压力变送器、塔出口温度计、塔出口压力变送器、塔进口SO₂监测仪表、布袋除尘器出口SO₂监测仪表等。

SDS干法烟气脱硫系统中所用的脱硫剂原料为进料粒径小于10mm的碳酸氢钠颗粒料，由计量给料机定量送入超细粉磨机的主机腔进行研磨。主机腔内安装在转盘上的磨辊绕中心轴旋转，在离心力的作用下磨辊水平向外摆动，从而使磨辊压紧磨环，磨辊同时绕磨辊销自转；物料通过磨辊与磨环之间的间隙，因磨辊的滚碾而达到粉碎和研磨作用，一次性加工成小于10μm的微粉(通过率97%的标准下)，且其中小于3μm的细粉占40%左右，比表面积大。系统运行过程中的脱硫剂用量为150kg/h，脱硫剂的过量系数为1.05。

4 SDS脱硫工艺运行效果分析

4.1烟气温度对脱硫的影响

烟气温度是 SDS脱硫 过 程 是 一 个 重 要 的 影 响因素。一般情况下，NaHco

₃在50℃以上开始逐渐分解，生 成 NaHco₃、CO₂和水，270℃时完 全 分 解，烟气 温 度 在 140℃ 和 250℃ 窗 口 区 间 具 有 高 度 活性，通常略微过量的碳酸氢钠就能自发完全地与烟气中的酸性污染物进行化学反应。当窑尾烟气上升到140℃以上时，脱硫效率达到96％，烟气温度在200℃左右时，脱硫效率达到97％以上，当温度小于140℃，脱硫效率下降明显。

4.2烟气负荷对SDS脱硫的影响

进入脱硫塔的烟气量降低，塔内的烟气流速降低，脱硫剂在塔内的停留时间延长，强化了低负荷工况下烟气中的二氧化硫的脱硫反应效果，脱硫效率相对提高，根据测试分析，在烟气负荷为55％时，脱硫效率接近98％；烟气负荷为82％时，脱硫效率接近97.2％；在烟 气 负 荷 为100％ 时，脱硫 效 率 接 近97％。

4.3不同喷射位置对脱硫的影响

碳酸氢钠通过压缩空气喷入烟道内，在均布装置的湍流强混下，与烟气均匀混合，使得脱硫塔截面上的颗粒浓度分布偏差在合理范围内。

4.4副产物的综合使用

SDS干法脱硫工作过程中，所使用的脱硫剂为高效复合脱硫剂，因为SDS工艺在工作过程中实际喷射量相对较低，因此和其他的脱硫工作方式相比，该处理工作方案所形成的副产物相对较少，形成副产物当中的硫酸钠所占比例相对较高，因此方便后续的回收循环使用。副产物为粉状固体材料，其中所含有的硫酸那种质量大约占到总质量分数到80%左右，亚硫酸钠的占到总副产物质量的10%~20%之间，脱硫副产物可以将其进行循环使用，在水泥材料到生产工作中可以进行合理应用，可以进一步提高水泥材料的水化硬化速率，同时可以在玻璃生产工业当中代替纯碱进行使用，同时在造纸工业当中可以用于硫酸盐纸浆的蒸煮剂，在纺织业当中可以当做凝固剂进行使用。

结束语

总之，目前我国烟气脱硫技术方面存在的问题在实际的发展过程中应该进一步进行解决，这样中国才能大大降低了能源危机，还可以大力研究和开发水电和其他可再生能源，如太阳能、生物质能、风能、地热能源、海洋能源和非可再生能源如核能燃料，同时，它还将减少大量的污染物，并且在生成的过程中，能源消费在很大程度上，这对实现能源的可持续发展也将起到重要作用。

参考文献：

［1］朱金伟，张凡，王洪昌．燃煤烟气脱硫脱硝技术的发展趋势［J］．环境工程技术学报，2017，5(3):200－204．

［2］康新园．燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展［J］．中国煤化工产业大会，2018(3):137．