基于钠法与钙法焦炉烟气旋转喷雾脱硫特性相关比较分析

达熠

摘要：本文主要分析了钠法与钙法焦炉烟气旋转喷雾脱硫应用背景，然后阐述了钠法与钙法焦炉烟气旋转喷雾脱硫应用背景实验装置，最后对实验结果进行总结，仅供参考。

关键词：焦炉烟气;摩尔比;旋转喷雾脱硫

1.钠法与钙法焦炉烟气旋转喷雾脱硫应用背景

为了能够有效保护我国生态环境可持续发展，我国相关环境保护部门制定了相应制度标准，明确要求在进行炼焦过程中所产生的污染物，必须达到相关标准才能够对其进行排放。因此，焦炉烟气脱硫成为了当前亟需解决的难题。由于我国焦炉烟气治理环节处于起步阶段，治理工艺还不够成熟，治理效果并不是很理想。针对焦炉烟气本身所具有的特性，采用半干法旋转喷雾脱硫（SDA）工艺对焦炉烟气进行脱硫处理，成为一种相对合理的可选方案。

此种脱硫工艺路线，可以广泛应用在多种复杂烟气条件下。具有运行成本相对较低，不会产生废水，不会对水资源造成二次污染等优点。但是焦炉烟气工况较为容易受到其他因素的影响，相应烟气量、烟气温度以及SO2浓度会产生较大的波动，采用SDA工艺可以通过喷雾量、吸收剂用量进行对应调整，对烟气的波动及时作出调节、控制。同时在使用SDA工艺进行脱硫的过程中，烟气的热量损失较小，温度浮动范围较小，为后续烟气中低温脱硝，提供了有利条件，很大程度上降低了运行成本，降低了能耗，减少了资源的浪费。

SDA工艺在烧结等烟气治理中应用较为广泛，脱硫效果较为理想。但是焦炉烟气同烧结烟气之间存在着较大的差异，焦炉烟气具有较高的排烟温度，在进行脱硫处理之前，烟气最低温度一般为170～180℃，而最高温度可达210～220℃;烧结烟气的温度范围则在120～160℃之间，而且焦炉烟气当中的湿度同烧结烟气当中的湿度进行对比，也相对较低[1]。这些都会影响SDA的运行工况，对SDA脱硫工艺的应用产生相应影响，很大程度上降低了脱硫效率。基于此，就需要探讨焦炉烟气SDA脱硫实验，分析传统Ca（OH）2脱硫技术是否能够充分满足我国相关标准。

2.实验装置

2.1实验装置介绍

此实验系统主要就是模拟烟气发生及反应系统等相关系统构成，具体见图1。

2.2实验工况

在模拟实验的过程中，所应用的基准溶液为Na2CO3/CaCO3浆液，其质量分数为10%，浆液供应系统当中，包含两条管路，分别为：清水以及浆液，对浆液管路的流量进行控制调节，从而控制调节脱硫剂同二氧化硫之间的摩尔比;同时，通过对清水流量进行相应的调节，控制脱硫塔的绝热饱和温差和出口温度，使脱硫过程中的雾滴蒸发强度以及烟气中液态水浓度基本一致，脱硫塔入口烟气包含多种成分，具体见表1。

3.实验结果

3.1雾化粒径测量结果，具体见图2。

3.2摩尔比对脱硫效率影响

能够对SDA工艺脱硫效率产生影响的关键运行参数之一就是脱硫剂和SO2的摩尔比，对浆液浓度、流量进行控制之后，可以有效调节摩尔比。但是由于绝热饱和温差为影响SDA脱硫反应的另一关键参数，因此还需控制脱硫反应器内水的蒸发强度和液态水滴的浓度，需要在保障雾化浆液量不发生变化的条件下改变摩尔比，因此只能对浆液量进行调节，尽量减少水量的变化。通过Ca（OH）2或Na2CO3和SO2在不同摩尔比的条件下（0～3之间），脱硫反应之后的反應产物成分的波动范围进行分析，以此计算出脱硫效率。在入口温度160℃，绝热饱和温差60K的条件下，塔入口处的烟气二氧化硫浓度为100mg/m3时，Ca（OH）2的吸收效率在0～80%之间，Na2CO3反应效率在0～90%之间，而其中的脱硫剂质量分数在10%左右，同时还包含其他方面的质量参数影响。

3.3入口烟气温度对脱硫效率产生的影响

为了能够更好的掌握脱硫塔入口烟气温度对脱硫效率所产生的影响，可以先对燃烧器功率进行适当调节，从而使得热烟气温度得到适当调节，让脱硫塔入口烟气温度能够在一定范围内发生变化，最低烟气温度为160℃，最高烟气温度为220℃。与此同时，还可以对喷水量进行适当调节，从而使得脱硫塔出口烟气温度能够始终维持在100℃。在此条件下，随着入口烟气温度的升高，喷入塔内的水量增加，塔内反应湿度增加，脱硫效率随之提高。

4.总结

第一，在使用Na2CO3作为脱硫剂时，当碳酸钠和SO2摩尔比接近1.1：1时，对脱硫效率的影响就会降低;当采用Ca（OH）2作为脱硫剂时，摩尔比大于1.5时，如果增加脱硫剂用量，也不会产生较大的影响。

第二，充分保障脱硫塔出口烟气温度不变的基础上，提高脱硫塔入口烟气温度，可以增加脱硫塔内的实际液态水浓度，提高传质条件，能够进一步提高脱硫效率，同时也能够有效保护生态环境[2]。但温降增大，不利于节能。在相同条件背景下，应用Na2CO3脱硫剂，脱硫效率同应用Ca（OH）2脱硫剂进行对比，脱硫效率相对较高。

第四，如果脱硫塔内的烟气温度发生了下降的情况，那么就会很大程度上影响脱硫效率。一般情况下来讲，脱硫效率的高低，会随着脱硫塔内烟气温度的变化而发生变化，当脱硫塔内烟气温度不断升高时，脱硫效率就会一定程度上有所提高。在当脱硫塔入口处的烟气温度较低时，脱硫效率也会受到烟气温度的影响，而此变化规律则会呈现为S曲线，当烟气温度提高时，脱硫效率也会随之提高，但是当温度提升到一定程度之后，由于蒸发强度增加，实际反应烟气中液态水雾滴浓度变化有限，烟气温度对脱硫效率产生的影响就会减弱。

参考文献：

[1]陈武， 王凯亮， 罗天翔， et al. 脱硫废水旋转雾化及其干燥蒸发特性试验研究[J]. 中国电机工程学报， 2019， 39（11）.

[2]倪建东， 陈活虎， 羊韵， et al. 钠基SDA及低温SCR工艺在焦炉烟气脱硫脱硝中的应用[C]// 环境工程2018年全国学术年会. 0.