二氧化硫污染的解決方式

將干式吸附劑Ca（OH）2噴射至煙氣中，吸收HCl、SO3、H2SO4等酸性氣體，是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在電廠已應(yīng)用數(shù)十年，主要反應(yīng)方程式為：

2SO2+O2+2Ca（OH）2→2CaSO4+2H2O

干式吸附劑噴射流程在工業(yè)應(yīng)用中具有如下優(yōu)點(diǎn)：

裝備簡單，費(fèi)用低，主要裝備為Ca（OH）2儲庫、計(jì)量裝置和噴射槍（圖1）。

大多數(shù)裝備容易改造（僅噴槍與煙氣直接接觸）。

裝備占地面積少（僅1個或2個儲庫和風(fēng)機(jī)建筑物）。

安裝時間短（簽訂合同至投入運(yùn)行約1年）。工藝簡單且調(diào)節(jié)靈活，可滿足不同工藝需求。

生產(chǎn)所需的空氣、水和電耗用量低。

1 一種增強(qiáng)的水化石灰吸附劑（Sorbacal）

上世紀(jì)80年代以前，用于吸附酸性煙氣的表面積為10～20m2/g的水化石灰已大量用于發(fā)電廠的燃煤燃燒系統(tǒng)，以減少SO2排放。Lhoist公司在使用中發(fā)現(xiàn)，增加水化石灰的比表面積將會加大水化石灰的吸附功能，為此，Lhoist公司開發(fā)出了一種比表面積為20m2/g水化石灰的第一代吸附劑，大大增強(qiáng)了吸附功能。但在使用中發(fā)現(xiàn)SO2煙氣與Ca（OH）2反應(yīng)的產(chǎn)品CaSO4具有較高的分子容積，易填充在Ca（OH）2孔隙內(nèi)，降低吸附功能。為此Lhoist公司在90年代開發(fā)出比表面積與孔隙均大一倍（比表面積為40m2/g、孔隙容積0.20cm3/g，顆粒尺寸為8～12μm）的第二代Ca（OH）2吸附劑。對SO2煙氣的吸附能力較第一代成倍增加。

圖1 吸附劑儲庫（左）與計(jì)量裝備（右）

進(jìn)入21世紀(jì)后，在第二代基礎(chǔ)上，結(jié)合第二代的比表面積和孔隙容積，又開發(fā)出了化學(xué)反應(yīng)更強(qiáng)的第三代Ca（OH）2吸附劑。

表1 三代Ca（OH）2吸附劑的主要化學(xué)、物理性能

三代Ca（OH）2吸附劑的主要化學(xué)、物理性能見表1。

2 Sorbacal吸附劑在水泥工業(yè)的應(yīng)用

預(yù)分解、預(yù)熱器窯在生產(chǎn)過程中，在碳酸鈣高溫下分解產(chǎn)生氧化鈣，吸收燃料燃燒產(chǎn)生的SO2，生成硫酸鈣。若窯內(nèi)呈還原氣氛，硫酸鈣則分解生成SO2，與氧化鈣作用，再次生成硫酸鈣；若窯內(nèi)呈氧化氣氛，硫酸鈣則成熟料成分離窯。上述反應(yīng)方程式如下：

若原料中含硫，在合適的溫度下，產(chǎn)生的SO2部分被CaCO3吸收，生成CaSO4，但在低溫下反應(yīng)量較低，因而造成煙氣中SO2排放超標(biāo)問題，需使用吸附劑吸附。

但在生產(chǎn)過程中，存在預(yù)熱器廢氣經(jīng)生料磨烘干生料的工藝流程。生料磨的啟動和關(guān)停時間與窯、預(yù)熱器系統(tǒng)不完全同步，從而出現(xiàn)噴射吸附劑數(shù)量的控制問題。為此，在一臺4級預(yù)熱器的窯上進(jìn)行短時間的試驗(yàn)，試驗(yàn)情況見圖2。

從圖2來看，生料磨啟動后，SO2排放量迅速增高，平均達(dá)到4.40磅/短噸熟料，此時噴射第三代SPS Ca（OH）2吸附劑，噴射量約2 250磅/小時，噴射約1小時后，將噴射數(shù)量增加至3 400磅/小時，30min后，SO2排放量降至0.72磅SO2/短噸熟料，達(dá)到允許的0.90磅SO2/短噸熟料范圍內(nèi)。此時，停止噴射Ca（OH）2吸附劑，則煙氣中排放的SO2又增加至平均2.90磅/短噸熟料。隨著生料磨停止運(yùn)行，SO2排放量大幅下降。實(shí)驗(yàn)表明，試驗(yàn)時間雖短，但噴射第三代SPS Ca（OH）2吸附劑，可以吸附80%以上的SO2排放量。

圖2 生料磨開閉時，Ca(OH)2吸附劑的噴射試驗(yàn)

3 結(jié)語

短期實(shí)驗(yàn)證實(shí)，水泥工業(yè)使用第二代SP、第三代SPS Ca（OH）2吸附劑是可行的，可以滿足預(yù)熱器、預(yù)分解窯生料磨開啟和關(guān)閉的工藝需求。

陳友德編譯自

No.7/2016

International Cement Review