摘要：我國是世界上二氧化硫排放量最多的國家，控制二氧化硫大量排放是遏制酸沉降污染惡化、防治空氣污染的有效途徑。本文重點(diǎn)介紹了干式脫硫技術(shù)：CDSI工藝、噴霧干燥法、LIFAC工藝和循環(huán)流化床技術(shù)等。

干式脫硫是指無論加入的脫硫劑是干態(tài)或濕態(tài)的，其脫硫的最終反應(yīng)產(chǎn)物都是干態(tài)的。最主要的干式脫硫技術(shù)有三類：噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣法和循環(huán)流化床排煙脫硫法。

荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)

荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)(CDSI)基本原理是吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)，使吸收劑得到強(qiáng)大靜電荷(通常是負(fù)電荷)。當(dāng)吸收劑通過噴射單元的噴管被噴射到煙氣流中，吸收劑顆粒由于都帶同種電荷，因而相互排斥很快在煙氣中擴(kuò)散，形成均勻的懸浮狀態(tài)，使每個(gè)吸收劑粒子的表面充分暴露在煙氣中，大大增加與SO2反應(yīng)機(jī)率，從而提高了脫硫效率;而且吸收劑粒子表面的電暈，還大大提高了吸收劑的活性，降低了同SO2完全反應(yīng)所需的滯留時(shí)間，一般在2s左右即可完成化學(xué)反應(yīng)，從而有效地提高了SO2的去除效率。除提高吸收劑化學(xué)反應(yīng)效率外，荷電干式吸收劑噴射系統(tǒng)對小顆粒(亞微米級PM10)粉塵的清除效率也很有幫助，帶電的吸收劑粒子把小顆粒吸收在自己的表面，形成較大的顆粒，提高了煙氣中粉塵的平均粒徑，因而提高了相應(yīng)除塵設(shè)備對亞微米級顆粒的去除效率[1]。

CDSI系統(tǒng)脫硫后的生成物為干燥的、溶解度很低的CaSO3及少量CaSO4，可用作建筑料，無二次污染問題。CDSI法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，占地面積小，工藝簡單、可靠，而且是純干法脫硫，不會造成二次污染。其缺點(diǎn)是對干吸收劑粉末中Ca(OH)2的含量、粒度及含水率等要求較高，因而限制了其推廣 [3]。CDSI系統(tǒng)適用于中小型鍋爐的脫硫，與各種除塵設(shè)備聯(lián)合使用以達(dá)到脫硫除塵的目的。

噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)

噴霧干燥是以單一工序?qū)⑷芤骸⑷橐骸腋∫汉蜐{狀物料加工成粉狀干燥制品的一種干燥方法。自20世紀(jì)初歐洲將噴霧干燥技術(shù)開發(fā)作脫脂牛乳的干燥以來，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用于食品、化工、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域。在噴霧干燥反應(yīng)器中，石灰漿液被霧化為微細(xì)的石灰漿滴(

噴霧干燥與傳統(tǒng)濕法脫硫相比，具有系統(tǒng)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)效益好、操作簡便、干燥后的廢渣易于處理、不產(chǎn)生腐蝕，克服了二次污染等問題，并有相對較高的脫硫效率等優(yōu)點(diǎn)，因而得到迅速推廣應(yīng)用。自1978年北美安裝了第一套工業(yè)裝置以來，發(fā)展迅猛，已有12個(gè)國家采用。

干法噴鈣脫硫—LIFAC工藝

爐內(nèi)噴鈣爐后活化(LimestoneInjection intotheFurnaceandActivationof CalciumOxide，LIFAC)脫硫工藝是在傳統(tǒng)的爐內(nèi)噴鈣工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的石灰石噴射脫硫工藝。傳統(tǒng)的爐內(nèi)噴鈣工藝脫硫效率很低，僅為20%～30%，LIFAC工藝在除塵器前加裝了一個(gè)活化反應(yīng)器，噴水增濕，使未反應(yīng)的石灰轉(zhuǎn)化成氫氧化鈣。因此，加快了脫硫反應(yīng)速度，使煙氣的脫硫效率提高到70%～80%。LIFAC工藝相對簡單，基建投資費(fèi)用一般比濕法煙氣脫硫工藝低50%;由于其吸收劑價(jià)格低廉、儲量豐富，又降低了使用壽命期間的運(yùn)行費(fèi)用。

LIFAC工藝是一種較成熟的干法煙氣脫硫工藝，在歐美都有商用業(yè)績。芬蘭Inkoo 電廠4號機(jī)組(250MW)于1990年投運(yùn)，美國Richmond電廠2號機(jī)組(60MW)于1992 年投運(yùn)，加拿大PoplarRiver電廠1號機(jī)組 (300MW)于1990年投運(yùn)，加拿大Shand電廠發(fā)電機(jī)組(300MW)于1992年投運(yùn)。

LIFAC工藝需要在鍋爐與電除塵器之間設(shè)置活化塔在工藝的第1步，磨細(xì)的石灰石粉通過氣力方式噴人鍋爐爐膛中溫度為900～ 1250℃的區(qū)域在爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括石灰石的分解和煅燒，SO2和SO3與生成的CaO 之間的反應(yīng)[6]。顆粒狀的反應(yīng)產(chǎn)物與飛灰的混合物被煙氣流帶人活化塔中：

在工藝的第2步，剩余的CaO與水反應(yīng)，在活化塔內(nèi)生成Ca(OH)2，而Ca(OH)2很快與SO2反應(yīng)生成CaSO3，其中部分CaSO3 被氧化成CaSO4：

脫硫產(chǎn)物呈干粉狀，大部分與飛灰一起被電除塵器收集下來，其余的從活化塔底部分離出來從電除塵器和活化塔底部收集到的部分飛灰通過再循環(huán)返回活化塔中,工藝流程見圖3-3。LIFAC工藝的脫硫灰有多種用途，包括用于筑路、土地回填、廢礦回填或作為制磚的原材料。該工藝不但不產(chǎn)生廢水，還可在增濕活化塔中消耗電廠部分廢水。

該工藝優(yōu)點(diǎn)：一是沒有廢水產(chǎn)生，不會造成二次污染;二是可以利用原有的除塵裝置，投資較低，占地面積較少[7]。缺點(diǎn)：一是需要改造原有鍋爐;二是對鍋爐效率有一定影響，降低發(fā)電量約1%;三是鈣的利用率較低，鈣硫比約2.5，四是活化器內(nèi)噴水量較大，易引起器內(nèi)結(jié)垢腐蝕[8]。該工藝由芬蘭 IVO公司和Tempella公司共同開發(fā)，我國南京下關(guān)電廠和撫順電廠引進(jìn)了該技術(shù)。

循環(huán)流化床脫硫技術(shù)

從反應(yīng)原理上看，煙氣循環(huán)流化床脫硫過程是吸收過程和吸附過程的綜合。

(1)SO2氣體的經(jīng)歷。煙氣中的SO2進(jìn)入循環(huán)流化床后，先是與底部濃相區(qū)的床料粒子接觸。由于一些顆粒表面附有CaO或 Ca(OH)2，因此在物理吸附的同時(shí)，也發(fā)生化學(xué)吸附。隨著煙氣的上升，SO2分子就會與噴人反應(yīng)器內(nèi)大水滴，漿滴以及剛剛裹上水滴或漿滴的床料粒子相碰撞[11]。在這個(gè)階段，SO2可能溶人不斷蒸發(fā)的水滴，或與漿滴發(fā)生反應(yīng)，或與裹在床料粒子表面的漿滴反應(yīng)，生成CaSO3·0.5H2O。當(dāng)SO2氣體上升時(shí)，未反應(yīng)的SO2氣體濃度降低，反應(yīng)速度慢，但反應(yīng)仍在進(jìn)行[12]。同時(shí)，水分的蒸發(fā)使水蒸汽分壓相對增加，促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，到達(dá)循環(huán)流化床出口，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)結(jié)束。進(jìn)入分離器后，在分離器內(nèi)還可發(fā)生反應(yīng)，出分離器后，氣固分離，整個(gè)反應(yīng)結(jié)束。

(2)灰漿滴的經(jīng)歷。將石灰與水噴人反應(yīng)器底部，被霧化后進(jìn)人流化床。霧化后的漿滴，由于含有較多的水分，極易與SO2發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO3·1.5H2O。同時(shí)也可能與床料、水滴相碰撞發(fā)生粘附，繼續(xù)與SO2反應(yīng)。進(jìn)入分離器后，已蒸發(fā)干的極細(xì)的部分隨氣流離開系統(tǒng)，而顆粒較大以及粘附于床料表面的那部分在反應(yīng)器內(nèi)上下循環(huán)參加反應(yīng)，直至排出床外。由于循環(huán)流化床特有的性能以及顆粒運(yùn)動的獨(dú)特方式，使得顆粒之間互相摩擦碰撞磨損，經(jīng)常暴露出新反應(yīng)表面，從而使得脫硫劑可以充分利用。

脫硫反應(yīng)的復(fù)雜性使得循環(huán)流化床中的脫硫反應(yīng)機(jī)理更加復(fù)雜，吸收與吸附同時(shí)存在。

利用循環(huán)流化床脫硫反應(yīng)時(shí)間長，鈣利用率高，在較低的鈣硫比下，可達(dá)到與濕法相當(dāng)?shù)拿摿蚵省⑻幚砗蟮臒煔饪芍苯优懦觯瑹o需加熱、無廢水排出，對環(huán)境污染小。但脫硫后的產(chǎn)物為CaSO3、CaSO4、未反應(yīng)的 CaO與飛灰的混合物，綜合利用受到一定的限制;流化床煙氣脫硫系統(tǒng)的阻力大，煙氣一次性經(jīng)過循環(huán)流化床的停留時(shí)間短;循環(huán)流化床很難流化某類粒子，并且運(yùn)行的穩(wěn)定性不是很好。

循環(huán)流化床煙氣脫硫已得到了工業(yè)化。

近年來的發(fā)展主要是致力于和其它技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，如通入流化介質(zhì)以提高反應(yīng)表面積的顆粒—循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫，以及結(jié)合煙氣懸浮技術(shù)而開發(fā)的循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術(shù)等[13]。這些脫硫技術(shù)無一例外都提高了脫硫率和脫硫劑利用率。