半干法煙氣脫硫增效與聯(lián)合脫除研究進(jìn)展

宋家秋

（山東神華山大能源環(huán)境有限公司 山東濟(jì)南 250014）

半干法煙氣脫硫工藝具有系統(tǒng)簡單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合中小機(jī)組新建或改造脫硫工藝時(shí)存在的資金和場地受限制的實(shí)情，因此，曾經(jīng)在國內(nèi)得到了比較迅速的發(fā)展。但近年來由于火電廠電氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011）和鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2014）的發(fā)布實(shí)施，對煙氣脫硫效率提出了更高的要求，因此傳統(tǒng)的半干法煙氣脫硫工藝的應(yīng)用受到了限制。本文綜述了半干法脫硫增效與聯(lián)合脫除的最新研究進(jìn)展，期望能為半干法煙氣脫硫未來的發(fā)展應(yīng)用提供一點(diǎn)參考。

1 增濕及增濕方式優(yōu)化研究

半干法煙氣脫硫工藝中增濕能夠增加煙氣相對濕度、達(dá)到理想的煙氣溫距并為脫硫劑增濕，以實(shí)現(xiàn)理想的脫硫反應(yīng)條件，眾多研究也證明增濕對半干法脫硫反應(yīng)至關(guān)重要。

Ho[1]研究發(fā)現(xiàn)相對濕度是SO2與Ca(OH）2反應(yīng)最重要的影響因素，相對濕度大于8%時(shí)反應(yīng)才發(fā)生，初始反應(yīng)速率與Ca(OH）2轉(zhuǎn)化率隨相對濕度的增加而增加；Ruiz-Alsop[2]也發(fā)現(xiàn)相對濕度是影響SO2和Ca(OH）2反應(yīng)最重要的可變因素；徐秀清[3]進(jìn)行了尾部煙氣增濕活化脫硫試驗(yàn)研究，指出增濕活化的機(jī)理在于水滴與脫硫劑粒子碰撞后在其表面生成液態(tài)Ca(OH）2離子膜，因此良好的活化器必須具有良好的水滴與脫硫劑的碰撞條件，以利于產(chǎn)生盡可能多的離子膜，并且還應(yīng)創(chuàng)造良好的SO2氣體與離子膜的反應(yīng)條件和盡可能延長離子膜不被蒸干的時(shí)間。

上述研究證明增濕水量對半干法脫硫反應(yīng)非常重要，而增濕方式則直接影響著半干法煙氣脫硫的效率運(yùn)行穩(wěn)定性。

在水分存在形式影響方面，吳樹志[4]進(jìn)行了噴水活化和蒸氣活化的脫硫試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在相同條件下，噴水活化比蒸氣活化效果更好，據(jù)此認(rèn)為水滴捕捉脫硫劑顆粒形成的漿滴在脫硫反應(yīng)中的作用遠(yuǎn)大于吸濕脫硫劑顆粒在脫硫反應(yīng)中的作用。

在分級增濕方面，滕斌、高翔[5-6]研究了增濕水分配方式和分級噴漿對脫硫效率的影響，結(jié)果表明，通過塔內(nèi)分級增濕的方式，在漿滴的擬平衡干燥階段噴水增濕以延長吸收劑顆粒表面液相水的存在時(shí)間，使反應(yīng)變?yōu)闅庖何諄硖岣呙摿蛐?，效果明顯；李大冀、馮斌[7-8]進(jìn)行了多層噴水脫硫的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單層噴水相比，分層噴水使得整個(gè)流化床的溫度分布更加均勻，使反應(yīng)恒速期延長而提高了脫硫效率，同時(shí)避免了局部噴水量過大在局部地方產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象；李錦時(shí)[9]實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果也表明增加噴嘴級數(shù)可有效提高脫硫效率。

另外，崔琳[10]研究了復(fù)合增濕方式對效率的影響，結(jié)果表明在合適的配比下，采用復(fù)合增濕能夠有效減輕塔內(nèi)黏壁并提高脫硫效率。

上述研究證明，在同樣的增濕水量條件下，通過優(yōu)化增濕水的存在形式與分配方式，能夠進(jìn)一步提高半干法煙氣脫硫效率，并保證半干法脫硫系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 添加劑增效及氧化聯(lián)合脫除研究

為進(jìn)一步提高半干法煙氣脫硫效率，同時(shí)拓展半干法煙氣脫硫的應(yīng)用范圍，基于氧化的半干法煙氣聯(lián)合脫除研究獲得了進(jìn)展。

柳瑤斌[11]、朱賢[12]在半干法煙氣脫硫的基礎(chǔ)上，在噴水增濕脫硫劑過程中添加少量的過氧化氫溶液,結(jié)果表明，采用1%～2%過氧化氫水溶液增濕脫硫劑，其脫硫效率可提高20%～30%；隨著過氧化氫溶液濃度的增加，脫硫效率及吸收劑利用率更高，但脫硝的效果并不明顯。

趙榮志在[13]90℃～160℃的低溫條件下，研究了SO2對鈣基吸收劑吸收NOx的影響，發(fā)現(xiàn)煙氣中SO2濃度的升高可促進(jìn)鈣基吸收劑對NOx的吸收，在最佳的工況條件下可較多地脫除煙氣中的污染物質(zhì)。

劉亞芝[14]采用IPE循環(huán)流化床半干法聯(lián)合脫硫脫硝工藝，通過塔前煙道噴入氣相氧化劑及反應(yīng)塔內(nèi)噴入固態(tài)氧化劑，將煙氣中NO氧化為易溶于水的NO2，脫硫效率穩(wěn)定達(dá)到95%，脫硝效率達(dá)到70%。

張少峰等[15]以尿素為吸收劑在噴動床實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行半干式煙氣脫硫脫硝研究，結(jié)果表明在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下可獲得85%以上的脫硫效率和70%以上的脫硝效率，可以滿足工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的要求。

上述研究表明，采用不同的添加劑，不僅能夠有效提高半干法煙氣脫硫效率，而且還能實(shí)現(xiàn)半干法煙氣污染物聯(lián)合脫除，為半干法煙氣脫硫的推廣應(yīng)用提供了新的方向。

3 結(jié)語

對于傳統(tǒng)的半干法煙氣脫硫工藝，在同樣的增濕水量條件下，通過優(yōu)化增濕水的存在形式及分配方式，或者采用添加劑，不僅能夠有效提高半干法煙氣脫硫效率、保證半干法脫硫系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)行，而且通過與氧化劑配合，還能實(shí)現(xiàn)半干法煙氣污染物聯(lián)合脫除，為半干法煙氣脫硫在新環(huán)保形式下的推廣應(yīng)用提供了可能與方向。

[1]HoCS,Shih SM,Liu CF,et al.Kinetics ofthe sulfation ofCa(OH）2atlowtemperatures[J].Ind.Eng.Chem.Res.,2002,41(14）:3357-3364.

[2]Ruiz-Alsop R,Rochelle G T.Effect of relative humidity and additiveson thereaction ofsulfurdioxidewith calciumhydroxide[R].Report prepared forUSEnvironmentalProtection Agency,1987.

[3]徐秀清,金茂廬,何榕,等.尾部煙氣增濕活化脫硫原理性研究[J].潔凈煤技術(shù),1997,3(2）:39-42.

[4]吳樹志,趙長遂,劉現(xiàn)卓.增濕活化脫硫試驗(yàn)研究.熱能動力工程,2001,16(5）:491-493.

[5]滕斌,高翔,駱仲泱,等.分級噴水增濕對半干法煙氣脫硫效率的影響[J].電力環(huán)境保護(hù),2006,22(3）:22-25.

[6]高翔,劉海蛟,騰斌,等.多極增濕對半干法煙氣脫硫影響的試驗(yàn)研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版,2007,41(12）:2082-2086.

[7]李大冀,馮斌,吳穎海,等.循環(huán)流化床煙氣脫硫多層噴水的試驗(yàn)研究及其產(chǎn)物分析[J].熱能動力工程,2002,17(4）:349-352.

[8]馮斌,李大冀,吳穎海,等.循環(huán)流化床煙氣脫硫多層噴水技術(shù)[J].污染防治技術(shù),2002,15(2）:5-8.

[9]李錦時(shí),朱衛(wèi)兵,周金哲,等.噴霧干燥半干法煙氣脫硫效率主要影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[J].化工學(xué)報(bào),2014,65(2）724-730.

[10]崔琳,張立強(qiáng),李林,等.復(fù)合增濕方式下CFB-FGD塔內(nèi)液-固相濃度分布及其對脫硫過程的影響 [J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2011,31(17）:59-66.

[11]柳瑤斌,周月桂,彭軍,等.半干法煙氣脫硫中過氧化氫溶液強(qiáng)化吸收二氧化硫的研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2008,36(4）474-476.

[12]朱賢,周月桂,柳瑤斌,等.過氧化氫水溶液增濕Ca(OH）2脫硫脫硝的實(shí)驗(yàn)研究[J].鍋爐技術(shù),2010,41(6）75-77.

[13]趙榮志,梁寶瑞,宋存義,等.密相半干法低溫同時(shí)脫硫脫硝影響因素[J].2013,7(12）:4946-4950.

[14]劉亞芝.循環(huán)流化床半干法脫硫脫硝脫汞一體化工藝在循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用[J].鍋爐制造,2014,(4）:28-30.

[15]張少峰,李玱密,王晉剛,等.噴動床半干式煙氣脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011,5(8）:1847-1851.