半干法烟气脱硫技术工艺及技术参数

半干法烟气脱硫技术是利用CaO加水制成Ca（OH）2悬浮液与烟气接触反应，去除烟气中SO2、HCl、HF、SO3等气态污染物的方法。半干法脱硫工艺具有技术成熟、系统可靠、工艺流程简单、耗水量少、占地面积小的优点，一般脱硫率可超过85%。目前应用较为广泛的主要有两种：旋转喷雾干燥法工艺和烟气循环流化床工艺。   一、旋转喷雾干燥法脱硫技术（SDA）   1.1工艺流程简介   旋转喷雾干燥法脱硫技术的吸收剂主要为生石灰和熟石灰;一般使用生石灰(CaO)作为吸收剂，生石灰经过消化后与再循环脱硫副产物制成熟石灰浆液(Ca（OH）2)。消化过程被控制在合适的温度（90-100℃），使得消化后的熟石灰浆液（含固量25%-30%）具有非常高的活性。   熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器，在雾化轮接近10000rpm的高速旋转作用下，浆液被雾化成数以亿计的50um的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后，立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触，烟气中的酸性成分(HCI、HF、SO2、SO3)被吸收，同时雾滴的水分被蒸发，变成干燥的脱硫产物。   这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出，大部分随烟气进人吸收塔后的除尘器内被收集，再通过机械或气力方式输送，处理后的洁净烟气通过烟囱排放。根据实际情况，SDA系统还可以采用部分脱硫产物再循环制浆以提高吸收剂的利用率。     烟气在喷雾干燥吸收塔中的停留时间一般为10-12S，吸收塔内飞灰和脱硫灰大部分通过除尘器收集，只有5%-10%的干燥固体物从吸收塔底部排出。   1.2影响脱硫效率的主要因素   1.2.1雾滴粒径   雾滴粒径越小，传质面积也越大，但粒径过细，干燥速度也越快，气液反应就变成了气固反应，脱硫效率反而会降低。有关研究表明，雾化粒径在50um时脱硫率较高。   1.2.2接触时间   在旋转喷雾干燥法脱硫技术中，以烟气在脱硫塔中的停留时间来衡量烟气与脱硫剂的接触时间，停留时间主要取决于液滴的蒸发干燥时间，一般为10-12S，降低脱硫塔的空塔流速，延长停留时间，有利于提供脱硫率。通常空塔速度为0.2-0.5m/s.   1.2.3钙硫比   半干法的钙硫比通常在1.2-2.0之间。   1.2.4脱硫塔出口烟气温度   半干法脱硫工艺中一个重要的运行参数为近绝热饱和温度差（AAST），即脱硫塔出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差，AAST越小，表明脱硫塔出口烟气温度越低，烟气湿度越大，液滴蒸发干燥速率越慢，需要的停留时间越长。一般情况下，AAST取值为10-25℃，对于脱硫率要求较小的系统，可采用较高的AAST，对于脱硫率要求较高的系统，应当选取低值，一般为10-15℃。通常情况，脱硫后烟气温度约为65-70℃。   1.2.5脱硫产物再循环   在脱硫反应产物中，还有很高浓度未反应的Ca（OH）2，当进入脱硫塔的脱硫灰渣与脱硫吸收剂的质量比为2：1时，脱硫率可达到80%以上，循环倍率达到5倍以上时，影响不再明显。   二、循环流化床烟气脱硫技术   2.1工艺流程简介   烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。   吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床（流速4-6m/s），在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。   脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。   吸收塔的流化床中巨大表面积的、激烈湍动的颗粒，为注水的快速汽化和快速可控的降温提供了根本保证，从而创造了良好的化学反应温度条件( 露点以上20-30°C)，使二氧化硫与氢氧化钙的反应转化为瞬间完成离子型反应。   主要化学反应方程式如下:   Ca（OH）2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O   Ca（OH）2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O   CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O   Ca（OH）2+ CO2=CaCO3+ H2O   Ca（OH）2+ 2HCl=CaCl2·2H2O   2Ca（OH）2+ 2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O   Ca（OH）2+ 2HF=CaF2+ 2H2O   典型的烟气循环流化床脱硫工艺，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70℃。     2.2主要影响因素   2.2.1固体颗粒物浓度   循环流化床具有较高的脱硫率，其中一个重要原因就是在反应器中存在一个飞灰、粉尘、石灰的高密度接触反应区，其浓度通常可达0.5-2kg/m3，相当于一般反应器的50-100倍。   2.2.2钙硫比   钙硫比越大，脱硫率也越高，当钙硫比为1.1-1.5时，脱硫率可达到90%-97%。   2.2.3停留时间   循环流化床里，SO2脱除的反应大部分发生在1-3S的浆液蒸发期内，当液相蒸发完毕，反应基本停止。   2.2.4脱硫塔出口烟气温度   半干法脱硫工艺中一个重要的运行参数为近绝热饱和温度差（AAST），即脱硫塔出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差，AAST越小，表明脱硫塔出口烟气温度越低，烟气湿度越大，液滴蒸发干燥速率越慢，需要的停留时间越长。一般情况下，AAST取值为15-20℃。