[科普中国]-喷雾干燥法烟气脱硫

喷雾干燥法烟气脱硫是烟气与被喷成雾状的石灰浆液在干燥吸收塔内进行反应的脱硫工艺。该法属干法脱硫工艺。因添加的吸收剂呈湿态，而脱硫产物呈干态，也被称为半干法。在钙硫摩尔比1.2~1.5时，脱硫率可达75%～85%，脱硫产物为CaSO4、CaSO3、未反应完的CaO和飞灰等混合物。此法适用于处理低、中硫煤的烟气。该法的优点是，系统简单、运行可靠、投资低、能耗小，脱硫产物呈干粉状，无废水排放。缺点是．要用石灰而不是石灰石作吸收剂、干燥吸收塔内壁易结垢、雾化装置易磨损或堵塞、脱硫灰渣难以利用。1

简介石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统的一个突出问题是耗水量很大，需设置大规模的废水处理装置。因此，应寻求技术上经济上更为可行的、无废水排放的且无需烟气再热的干法或半干法烟气脱硫工艺。

喷雾干燥法烟气脱硫技术属于半干法脱除锅炉排烟中SO2的脱硫工艺，以石灰为脱硫剂，技术比较成熟，工艺流程较简单，占地较少，可靠性较高，初投资较低，脱硫效率一般在80%左右，最高可达85%，而且不产生废水。但系统的运行费用较高，其脱硫剂石灰的耗量比湿法脱硫大，其钙硫摩尔比为1.5左右。

喷雾干燥脱硫工艺根据所采用的喷雾雾化器的形式不同可分为两类：旋转喷雾干燥脱硫和气液两相流喷雾干燥脱硫。目前，已经投入商业化运行的以旋转喷雾干燥脱硫工艺为多。2

工艺原理整个旋转喷雾干燥脱硫系统由脱硫剂灰浆配置系统、SO2吸收和吸收剂灰浆蒸发系统、收集飞灰和副产品的粉尘处理系统组成，如下图所示：

首先，石灰经消化并加入热水制成消石灰浆液，即

CaO+H2O→Ca(OH)2

消石灰浆液经过滤后由泵输入到吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，浆液被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2、SO3发生化学反应生成亚硫酸钙(CaSO3)和硫酸钙(CaSO4)，同时，脱硫剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，形成粉末状的反应副产品（大部分为亚硫酸钙），烟气温度随之降低，但仍然高于酸露点，可以直接排放，且不产生废水。

吸收塔内发生的主要化学反应为

Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

脱硫反应的一部分产物及未被利用的脱硫剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来；同时由于重力的作用，一部分较大颗粒的固体产物沉积在吸收塔的底部，其中仍含有未经反应的氢氧化钙。为了提高脱硫吸收剂的利用率，将这部分固体颗粒和除尘器收集下来的部分脱硫灰及粉尘混合物一起经再次磨细后，加人制浆系统中循环使用。因此，该脱硫工艺使用的脱硫吸收剂实际上是以消石灰为主、含有少量飞灰和再循环反应副产品的混合物。

由于在该工艺过程中，脱硫产物的氧化不彻底，从除尘器收集下来的粉尘主要是含亚硫酸钙的脱硫灰，一般采用抛弃法，通过电厂的除灰系统排人灰场。

喷雾干燥脱硫工艺的脱硫效率虽然没有湿法烟气脱硫那样高，但它不必处理大量废水，可使系统简化、降低造价。

喷雾干燥脱硫工艺的特点1、旋转喷雾器是该工艺的核心设备，是一个采用变频调速电动机直接驱动的高速旋转设备，转速达7000~10000r/min，其雾化的质量和工作的可靠性是影响脱硫效率的关键因素。

2、由于排烟温度高于烟气酸露点温度，也由于该脱硫工艺几乎可以吸收烟气中所有的SO3，所以，不需要对脱硫后的烟气管道、引风机和烟囱作特殊的防腐处理。

3、该系统的运行工况对温度变化范围没有很高的要求。

4、该系统在跟踪机组负荷变化上能够满足调峰机组的要求。

5、由于采用石灰作为脱硫剂，应采取措施防止在石灰的处理过程中产生的危害和对环境的不良影响。

6、无需采用烟气冷却和再加热系统。

7、该工艺不产生大量的废水，所产生的废水主要来源于脱硫系统停用时脱硫剂储存罐槽的冲洗水，一般只含有石灰，不会对环境造成严重的危害。

8、脱硫固体产物的主要成分是CaSO3、CaSO4、Ca(OH)2、CaO、CaCO3等物质，以及一定量的粉煤灰，通常不能完全利用，须输送至灰场妥善堆放。

9、运行中存在的主要问题是雾化喷嘴结垢、堵塞与磨损，以及吸收塔内壁面上结垢等。

脱硫系统的布置在现有电站锅炉加装喷雾干燥烟气脱硫设备，一般有两种布置方式。

1、将锅炉排出的烟气先经过吸收塔，然后再经过原有的电除尘器除尘。由吸收塔出来的烟气温度降低，含湿量增加，固体颗粒的成分和粒径分布及导电特性等因素发生变化，所以，对电除尘器的工作影响较大，尽管有些因素的变化对除尘器的工作性能是有利的，但由于入口的粉尘浓度成倍增加，原除尘器的改造是必需的，否则烟尘排放浓度会超标。

2、将锅炉排出的烟气先经原有除尘器除尘再通过吸收塔，在吸收塔下游设置一个专门收集脱硫灰的除尘器（静电除尘器或布袋除尘器）。

为了简化系统，通常采用第一种布置方式。

脱硫吸收塔喷雾干燥脱硫工艺的关键设备是喷雾干燥吸收塔。吸收塔的内部结构示意图如下所示。

为了使烟气能够充满吸收塔的整个空间，吸收塔的烟气人口一般设计成切向进气方式。再通过烟气分配器经由旋转雾化器的四周进入吸收塔的空间。在吸收塔内，烟气与经喷雾器喷入的石灰浆吸收液雾滴接触并发生反应，烟气自脱硫塔下部引出，经电除尘器收集粉尘和脱硫副产物后，再由引风机送至烟囱。

脱硫干燥吸收系统均设置旁路烟道，在吸收塔发生故障时，将锅炉排烟引向旁路，直接送至烟囱排出，以保证锅炉的正常运行。2

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学