二氧化硫污染的解决方式

二氧化硫污染的解决方式

将干式吸附剂Ca（OH）2喷射至烟气中，吸收HCl、SO3、H2SO4等酸性气体，是一项成熟的技术，在电厂已应用数十年，主要反应方程式为：

2SO2+O2+2Ca（OH）2→2CaSO4+2H2O

干式吸附剂喷射流程在工业应用中具有如下优点：

装备简单，费用低，主要装备为Ca（OH）2储库、计量装置和喷射枪（图1）。

大多数装备容易改造（仅喷枪与烟气直接接触）。

装备占地面积少（仅1个或2个储库和风机建筑物）。

安装时间短（签订合同至投入运行约1年）。工艺简单且调节灵活，可满足不同工艺需求。

生产所需的空气、水和电耗用量低。

1 一种增强的水化石灰吸附剂（Sorbacal）

上世纪80年代以前，用于吸附酸性烟气的表面积为10～20m2/g的水化石灰已大量用于发电厂的燃煤燃烧系统，以减少SO2排放。Lhoist公司在使用中发现，增加水化石灰的比表面积将会加大水化石灰的吸附功能，为此，Lhoist公司开发出了一种比表面积为20m2/g水化石灰的第一代吸附剂，大大增强了吸附功能。但在使用中发现SO2烟气与Ca（OH）2反应的产品CaSO4具有较高的分子容积，易填充在Ca（OH）2孔隙内，降低吸附功能。为此Lhoist公司在90年代开发出比表面积与孔隙均大一倍（比表面积为40m2/g、孔隙容积0.20cm3/g，颗粒尺寸为8～12μm）的第二代Ca（OH）2吸附剂。对SO2烟气的吸附能力较第一代成倍增加。

图1 吸附剂储库（左）与计量装备（右）

进入21世纪后，在第二代基础上，结合第二代的比表面积和孔隙容积，又开发出了化学反应更强的第三代Ca（OH）2吸附剂。

表1 三代Ca（OH）2吸附剂的主要化学、物理性能

三代Ca（OH）2吸附剂的主要化学、物理性能见表1。

2 Sorbacal吸附剂在水泥工业的应用

预分解、预热器窑在生产过程中，在碳酸钙高温下分解产生氧化钙，吸收燃料燃烧产生的SO2，生成硫酸钙。若窑内呈还原气氛，硫酸钙则分解生成SO2，与氧化钙作用，再次生成硫酸钙；若窑内呈氧化气氛，硫酸钙则成熟料成分离窑。上述反应方程式如下：

若原料中含硫，在合适的温度下，产生的SO2部分被CaCO3吸收，生成CaSO4，但在低温下反应量较低，因而造成烟气中SO2排放超标问题，需使用吸附剂吸附。

但在生产过程中，存在预热器废气经生料磨烘干生料的工艺流程。生料磨的启动和关停时间与窑、预热器系统不完全同步，从而出现喷射吸附剂数量的控制问题。为此，在一台4级预热器的窑上进行短时间的试验，试验情况见图2。

从图2来看，生料磨启动后，SO2排放量迅速增高，平均达到4.40磅/短吨熟料，此时喷射第三代SPS Ca（OH）2吸附剂，喷射量约2 250磅/小时，喷射约1小时后，将喷射数量增加至3 400磅/小时，30min后，SO2排放量降至0.72磅SO2/短吨熟料，达到允许的0.90磅SO2/短吨熟料范围内。此时，停止喷射Ca（OH）2吸附剂，则烟气中排放的SO2又增加至平均2.90磅/短吨熟料。随着生料磨停止运行，SO2排放量大幅下降。实验表明，试验时间虽短，但喷射第三代SPS Ca（OH）2吸附剂，可以吸附80%以上的SO2排放量。

图2 生料磨开闭时，Ca(OH)2吸附剂的喷射试验

3 结语

短期实验证实，水泥工业使用第二代SP、第三代SPS Ca（OH）2吸附剂是可行的，可以满足预热器、预分解窑生料磨开启和关闭的工艺需求。

陈友德编译自

No.7/2016

International Cement Review