半干式烟气脱硫在垃圾发电厂的应用

   　摘要：本文通过SO2对人类环境的影响，环保对垃圾发电厂的要求，讲述了烟气脱硫的三种方法，并从技术上、效率上、维护方面进行了比较，着重对半干法烟气脱硫系统在垃圾发电厂的应用上从各个方面进行了解析。

　　关键词：烟气脱硫；垃圾发电；环境

　　我国SO2的污染主要是由企业生产造成的，而发电企业产生的SO2污染占相当大的比例。随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，产生的生活垃圾和工业垃圾也越来越多。相应的垃圾发电厂的焚烧量不断增加，而由垃圾焚烧排放的SO2量也就会不断的增加。因此，控制SO2的排放量已经成为垃圾发电厂环保要求的硬性指标。

　　目前烟气的脱硫技术主要分为三种，主要有：湿法、干法、半干法。湿法脱硫效率高，技术成熟，但初投资高，系统复杂，不适用于垃圾发电厂；干法初投资少，但效率低，稳定性不高，维护困难；半干法脱硫效率、投资和运行费用易于接受，且工艺稳定，是一种值得深入研究、不断改进并大力推广的脱硫技术。喷雾干燥法是20世纪80年代迅速发展起来的一种半干法脱硫工艺，是目前市场份额仅次于湿钙法的烟气脱硫技术，具有设备和操作简单，可以采用碳钢作为结构材料，不产生由微量金属元素污染的废水等优点。在垃圾发电的龙头企业伟明集团里，下属各电厂均采用自主研发的半干法烟气净化系统，这套系统可以保证烟气排放达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）的要求。

　　一、半干法烟气脱硫原理

　　半干法烟气脱硫的反应机理涉及传热、传质及化学反应，主要包括：

（1）反应物SO2从主流气体向颗粒表面的气相传质；

（2）颗粒表面对SO2的吸收溶解，形成HSO3和SO32-离子；

（3）Ca(OH) 2颗粒在液相中溶解；

（4）钙与硫的液相反应，亚硫酸盐的析出；

（5）液滴中水分的蒸发。对于石灰喷雾干燥，SO2吸收的总反应为：
　　Ca(OH) 2 + SO2+H 2O=CaSO3·2H 2O
　　CaSO3·2H 2O+0.5O2=CaSO4·2H 2O
　　从上反应可以看出，要控制烟气脱硫的效果就要从石灰的颗粒度、石灰浆液的pH值、石灰浆液与烟气的液气比、钙硫比、石灰浆液与烟气的接触时间、烟气中的含氧量着手。

　　二、半干法烟气脱硫系统的应用

　　伟明集团公司为了使烟气脱硫系统全部国产化，起到垃圾发电龙头企业的作用，投入了大量人力物力，并经多年的实践，自主研发了垃圾发电厂烟气脱硫系统。

　　（一）石灰制浆系统
　　石灰制浆系统是用于半干法烟气净化系统的石灰浆制备、储存和输送，由CaO粉末输送系统、石灰粉储仓、石灰粉末计量装置、硝化槽、储浆罐、石灰浆泵、阀门和管道等主要部件组成。

　　首先将纯度大于90％的400目石灰粉由电动葫芦起吊到石灰粉储仓顶部，经人工解包倒入储仓。在控制系统的控制下，石灰粉从储仓进入计量装置，石灰粉投放量由垃圾的成分而定（5-10kg/吨垃圾），硝化槽内工业水的计量由液位控制装置完成，通过石灰粉和水的计量可以方便地控制石灰浆浓度，计量后的石灰粉被输送到硝化槽进行搅拌，搅拌均匀后的石灰浆溢流到储浆罐中，再由石灰浆泵输送到喷雾系统。石灰浆浓度要控制在7%-10%之间，并调整石灰浆pH值在5-6之间(可适当加入适量的液碱来调整)。当pH值=6时，SO2吸收效果最佳。

　　（二）喷雾系统
　　喷雾系统是将石灰浆雾化的设备，主要由三流体石灰喷枪、管道、阀门及控制系统组成。

　　石灰浆液从储浆罐出来，经过石灰泵升压流进石灰浆液母管，母管压力保持在0.6-0.8Mpa。石灰浆液进入三流体石灰喷枪前由电动球阀调节流量，由再循环阀调节进入石灰喷枪浆液混合室的石灰浆液压力（石灰浆到达混合室里的压力保持在0.25-0.35Mpa）,同时，工业水进入工业水混合室（工业水压力保持在0.25-0.35Mpa），压缩空气分别进入石灰喷枪的石灰浆混合室和工业水混合室（压缩空气压力保持在0.45-0.55Mpa），这时在石灰混合室里的石灰浆经过雾化盘的喷嘴，由压缩空气对石灰浆液进行雾化，由反应塔喉部垂直向上喷入中和反应塔，喷洒压力是由反应塔的筒体高度、塔内的烟气流速来决定的，保证雾化的石灰浆液在中和塔内停留时间在1.5秒左右，这样才能保证反应剂与烟气中的SO2充分反应。石灰喷枪在喷洒过程中要经常检查喷头流量计的流量读数，如石灰浆流量小于0.8m3/h时，可判断为喷嘴堵塞，要及时更换备用石灰喷枪，以保证石灰浆液的正常喷洒。

　　
　　（三）中和反应塔
　　中和反应塔是垃圾焚烧尾气除酸脱硫的设备，主要由反应塔本体、连接桥、旋风分离器、返料器、旋转排灰阀等组成。

　　烟气从烟道进入中和反应塔底部，经过烟道和中和反应塔本体的锥体交接部分（喉口），在喉口设置三流体石灰喷枪，雾化的石灰浆由此喷入，由于喉部截面积缩小，流体的速度增加，产生高度紊流及气、液的混合，气体中所夹带的粉尘混入液滴之中，流体通过喉部后，速度降低，便于酸性气体与石灰浆充分反应。反应后的气体经过连接桥在经旋风分离器作用由顶部排出后进入布袋除尘器，而粉尘则进入旋风分离器下的返料器回到中和反应塔循环利用，通过物料在中和塔内的内循环和高倍率的外循环（物料循环次数约在30-100次），使得吸收剂与SO2等酸性气体间的传质交换强烈，吸收剂内的传质过程强烈，固体物料在中和塔内的停留时间达30-60分钟，且运行温度可降至露点附近，从而大大提高了吸收剂的利用率和脱硫率。同时喷入中和塔内的水分在高温下蒸发，降低了烟气温度，使反应剂与烟气中的酸性气体发生的反应更加剧烈，提高了烟气净化效率，另一方面，也可以使烟气进入布袋除尘器时的温度控制在许可范围之内。在较低的Ca/S比（Ca/S=1.1—1.5）情况下，脱硫率可大于85%。最终反应物由中和塔底部和返料器上部排出。

　　
　　三、烟气脱硫系统达到的指标

　　在整个烟气净化系统运行过程中，不但对烟气中的SO2去除率可以达到85%以上，同时，还可以把烟气温度从中和反应塔入口的200-250℃降至出口的150-190℃，完全达到了布袋除尘器入口温度的要求，保证了布袋的安全运行。而且对HCI和HF的去除率在98%以上，粉尘去除率达到99%，完全达到了GB18485—2001的排放标准。

　　通过以上的数据，证明了半干式脱硫系统设计的科学性和合理性，更加说明整套系统在实际应用当中的发展前景，是完全可以信赖的全部国产化的烟气净化设备。

　　参考文献：

　　[1]《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ90-20022007年10月
　　电厂烟气脱硫设备及运行中国电力出版社出版 2007年7月
　　生活垃圾焚烧技术 化学工业出版社、环境科学与工程出版中心出版发行 2000年8月
　　伟明烟气净化系统使用说明