半干式煙氣脫硫在垃圾發電廠的應用論文
摘要：本文通過SO2對人類環境的影響，環保對垃圾發電廠的要求，講述了煙氣脫硫的三種方法，并從技術上、效率上、維護方面進行了比較，著重對半干法煙氣脫硫系統在垃圾發電廠的應用上從各個方面進行了解析。
關鍵詞：煙氣脫硫；垃圾發電；環境
我國SO2的污染主要是由企業生產造成的，而發電企業產生的SO2污染占相當大的比例。隨著經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，產生的生活垃圾和工業垃圾也越來越多。相應的垃圾發電廠的焚燒量不斷增加，而由垃圾焚燒排放的SO2量也就會不斷的增加。因此，控制SO2的排放量已經成為垃圾發電廠環保要求的硬性指標。
目前煙氣的脫硫技術主要分為三種，主要有：濕法、干法、半干法。濕法脫硫效率高，技術成熟，但初投資高，系統復雜，不適用于垃圾發電廠；干法初投資少，但效率低，穩定性不高，維護困難；半干法脫硫效率、投資和運行費用易于接受，且工藝穩定，是一種值得深入研究、不斷改進并大力推廣的脫硫技術。噴霧干燥法是20世紀80年代迅速發展起來的一種半干法脫硫工藝，是目前市場份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術，具有設備和操作簡單，可以采用碳鋼作為結構材料，不產生由微量金屬元素污染的廢水等優點。在垃圾發電的龍頭企業偉明集團里，下屬各電廠均采用自主研發的半干法煙氣凈化系統，這套系統可以保證煙氣排放達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2001）的要求。
一、半干法煙氣脫硫原理
半干法煙氣脫硫的'反應機理涉及傳熱、傳質及化學反應，主要包括：（1）反應物SO2從主流氣體向顆粒表面的氣相傳質；（2）顆粒表面對SO2的吸收溶解，形成HSO3和SO32-離子；（3）Ca(OH) 2顆粒在液相中溶解；（4）鈣與硫的液相反應，亞硫酸鹽的析出；（5）液滴中水分的蒸發。對于石灰噴霧干燥，SO2吸收的總反應為：
Ca(OH) 2 + SO2+H 2O=CaSO3·2H 2O
CaSO3·2H 2O+0.5O2=CaSO4·2H 2O
從上反應可以看出，要控制煙氣脫硫的效果就要從石灰的顆粒度、石灰漿液的pH值、石灰漿液與煙氣的液氣比、鈣硫比、石灰漿液與煙氣的接觸時間、煙氣中的含氧量著手。
二、半干法煙氣脫硫系統的應用
偉明集團公司為了使煙氣脫硫系統全部國產化，起到垃圾發電龍頭企業的作用，投入了大量人力物力，并經多年的實踐，自主研發了垃圾發電廠煙氣脫硫系統。
（一）石灰制漿系統
石灰制漿系統是用于半干法煙氣凈化系統的石灰漿制備、儲存和輸送，由CaO粉末輸送系統、石灰粉儲倉、石灰粉末計量裝置、硝化槽、儲漿罐、石灰漿泵、閥門和管道等主要部件組成。
首先將純度大于90％的400目石灰粉由電動葫蘆起吊到石灰粉儲倉頂部，經人工解包倒入儲倉。在控制系統的控制下，石灰粉從儲倉進入計量裝置，石灰粉投放量由垃圾的成分而定（5-10kg/噸垃圾），硝化槽內工業水的計量由液位控制裝置完成，通過石灰粉和水的計量可以方便地控制石灰漿濃度，計量后的石灰粉被輸送到硝化槽進行攪拌，攪拌均勻后的石灰漿溢流到儲漿罐中，再由石灰漿泵輸送到噴霧系統。石灰漿濃度要控制在7%-10%之間，并調整石灰漿pH值在5-6之間(可適當加入適量的液堿來調整)。當pH值=6時，SO2吸收效果最佳。
（二）噴霧系統
噴霧系統是將石灰漿霧化的設備，主要由三流體石灰噴槍、管道、閥門及控制系統組成。
石灰漿液從儲漿罐出來，經過石灰泵升壓流進石灰漿液母管，母管壓力保持在0.6-0.8Mpa。石灰漿液進入三流體石灰噴槍前由電動球閥調節流量，由再循環閥調節進入石灰噴槍漿液混合室的石灰漿液壓力（石灰漿到達混合室里的壓力保持在0.25-0.35Mpa）,同時，工業水進入工業水混合室（工業水壓力保持在0.25-0.35Mpa），壓縮空氣分別進入石灰噴槍的石灰漿混合室和工業水混合室（壓縮空氣壓力保持在0.45-0.55Mpa），這時在石灰混合室里的石灰漿經過霧化盤的噴嘴，由壓縮空氣對石灰漿液進行霧化，由反應塔喉部垂直向上噴入中和反應塔，噴灑壓力是由反應塔的筒體高度、塔內的煙氣流速來決定的，保證霧化的石灰漿液在中和塔內停留時間在1.5秒左右，這樣才能保證反應劑與煙氣中的SO2充分反應。石灰噴槍在噴灑過程中要經常檢查噴頭流量計的流量讀數，如石灰漿流量小于0.8m3/h時，可判斷為噴嘴堵塞，要及時更換備用石灰噴槍，以保證石灰漿液的正常噴灑。
（三）中和反應塔
中和反應塔是垃圾焚燒尾氣除酸脫硫的設備，主要由反應塔本體、連接橋、旋風分離器、返料器、旋轉排灰閥等組成。
煙氣從煙道進入中和反應塔底部，經過煙道和中和反應塔本體的錐體交接部分（喉口），在喉口設置三流體石灰噴槍，霧化的石灰漿由此噴入，由于喉部截面積縮小，流體的速度增加，產生高度紊流及氣、液的混合，氣體中所夾帶的粉塵混入液滴之中，流體通過喉部后，速度降低，便于酸性氣體與石灰漿充分反應。反應后的氣體經過連接橋在經旋風分離器作用由頂部排出后進入布袋除塵器，而粉塵則進入旋風分離器下的返料器回到中和反應塔循環利用，通過物料在中和塔內的內循環和高倍率的外循環（物料循環次數約在30-100次），使得吸收劑與SO2等酸性氣體間的傳質交換強烈，吸收劑內的傳質過程強烈，固體物料在中和塔內的停留時間達30-60分鐘，且運行溫度可降至露點附近，從而大大提高了吸收劑的利用率和脫硫率。同時噴入中和塔內的水分在高溫下蒸發，降低了煙氣溫度，使反應劑與煙氣中的酸性氣體發生的反應更加劇烈，提高了煙氣凈化效率，另一方面，也可以使煙氣進入布袋除塵器時的溫度控制在許可范圍之內。在較低的Ca/S比（Ca/S=1.1—1.5）情況下，脫硫率可大于85%。最終反應物由中和塔底部和返料器上部排出。
三、煙氣脫硫系統達到的指標
在整個煙氣凈化系統運行過程中，不但對煙氣中的SO2去除率可以達到85%以上，同時，還可以把煙氣溫度從中和反應塔入口的200-250℃降至出口的150-190℃，完全達到了布袋除塵器入口溫度的要求，保證了布袋的安全運行。而且對HCI和HF的去除率在98%以上，粉塵去除率達到99%，完全達到了GB18485—2001的排放標準。
通過以上的數據，證明了半干式脫硫系統設計的科學性和合理性，更加說明整套系統在實際應用當中的發展前景，是完全可以信賴的全部國產化的煙氣凈化設備。
參考文獻：
[1]《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》CJJ90-20022007年10月
[2]電廠煙氣脫硫設備及運行中國電力出版社出版 2007年7月
[3]生活垃圾焚燒技術 化學工業出版社、環境科學與工程出版中心出版發行 2000年8月
[4]偉明煙氣凈化系統使用說明
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