晨晰环保：海绵纳米钙在推焦地面站脱硫中的应用-北极星大气网

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SO₂是污染大气环境的主要成分，由SO₂过度排放导致的酸雨、工业烟雾等问题给生态系统和人体健康构成严重威胁，制约了社会的发展。为此，国家出台了严格的排放标准，企业也加大了对烟气脱硫治理的投资力度。

钠基干法脱硫工艺是以NaHCO₃为脱硫剂，将NaHCO₃细粉(以600～800目为主)喷入高温烟气中，将脱硫剂和烟气混合，借助烟气的温度，将NaHCO₃细粉迅速分解生成Na₂CO₃颗粒，通过Na₂CO₃和SO₂的反应将SO₂固化来降低排入大气中的SO₂的含量。但是这种工艺方法要求烟气的温度在140℃以上才能确保NaHCO₃分解后的活性足够高，固化SO₂的效率高，否则，NaHCO₃细粉一方面无法全部分解，另一方面能够分解的部分的活性低，脱除SO₂的效率低，会造成NaHCO₃的浪费。

因此，焦炉推焦地面站烟气脱硫受到局限：只能处理高温烟气，而对于低温的烟气，常需要再燃烧焦炉、高炉等煤气来加热混合烟气，使脱硫剂完全分解后再发挥作用，导致了系统整体能耗提高，增加系统的运行费用，降低了干法脱硫工艺的经济性；而且热分解后的脱硫剂粉末无法平稳流动进入高温烟气管道回气口，布风装置也无法使混合气体得到压缩以提高后续与脱硫剂的混合均化效率；伴随SO₂治理过程中产生大量的CO₂排放；钠基的脱硫副产物在很多地方属于危废管理范围，储运及资源化难度大成本高等一系列问题。

技术简介

海绵纳米钙脱硫剂是北京晨晰环保工程有限公司（简称：晨晰环保）自主研发的一种新型钙基干法脱硫剂。其主要成份为Ca(OH)₂和碱性工业固废，通过添加功能性复合助剂，利用COFs孔道限域生长的氢氧化钙等特殊工艺制备而成的海绵纳米钙。其颗粒尺寸在5~10nm范围内，相比于普通钙基脱硫剂和钠基干法脱硫剂具有比表面积大（BET）40m²/g（图1）、高活性、高脱除效率（≥95%）、适应烟温范围大（20℃~350℃）建设投资少（可平替SDS脱硫）、碳排低、粉尘达标排放、副产物易于资源化等特点，可全面满足焦化生产中各工序的脱硫需求。

图1 BET40²/g扫描（SEM）电镜照片

工艺流程与技术经济性对比

海绵纳米钙干法脱硫系统由卸料系统、粉剂输送系统、仪表控制系统、电气系统组成。粉剂经过吨包拆袋系统或随罐车正压输送至粉仓。通过变频给料器与推焦操作联锁，即推焦开始给出启动信号，变频给料器按照设定提升至运行频率，将海绵纳米钙粉送至烟道内脱硫。当推焦结束给出停止信号，变频给料器按照设定降速停机，喷粉停止。粉剂给料量由变频给料器通过变频调速器根据SO₂浓度的需用量进行调整。系统采用小型PLC装置，实现了整个干法脱硫系统的精准投料与自动化控制。

海绵纳米钙粉剂通过旋转给料阀计量后进入粉体喷射器，通过吹送风机将粉剂吹送到地面除尘站前的烟道干管内和烟气中的SO₂发生反应，烟气在烟道内停留时间2s左右，目的是让 Ca(OH)₂与烟道内烟气中的SO₂及其他酸性介质充分接触并发生化学反应，去除SO₂的同时还能够协同吸附烟气中的焦油、HF、HCl等成分，脱硫剂有效利用率达到90%以上。脱硫后的粉状颗粒产物随气流进入布袋除尘器收尘处理，粉状颗粒灰随烟气进入布袋除尘器，附着在布袋上的脱硫剂可进一步脱硫，至此脱硫反应才结束。主反应如下：

2SO₂+2Ca(OH)₂+O₂= 2CaSO₄+2H₂O（1）

SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃+H₂O（2）

2HCl₂+Ca(OH)₂=CaCl₂+H₂O（3）

表1主要脱硫工艺技术经济性对比

海绵纳米钙在地面站脱硫中的技术优势

1. 完全满足推焦地面站低温、低硫、间断式高效脱硫的需求；

2. 采用高活性高比表面积钙基脱硫剂，直接喷射到烟道并与烟气充分混合，完成对烟气中酸性介质的吸附、吸收，脱硫效率高；

3. 采用干法脱硫工艺，反应过程无温降，利用原有布袋除尘器或新增布袋除尘器脱除固废，钙基固废不易吸潮，不腐蚀，不板结；

4.与SDS对比，治理过程无CO₂产生，可实现25℃到350℃温度区间的高效脱硫，现场无需设置研磨系统，投资及运行成本低，可在现有SDS工艺中直接替代小苏打；

5. 生产原料有一部分源于碱性工业固废，减少氢氧化钙用量的同时也从源头上减少了环境污染与碳排放，有效降低了生产成本；

6.脱硫副产物主要成分硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等均属于一般固废，可资源化利用；

7. 装置设备数量少，布置灵活，投资低；系统全密闭，现场无扬尘；罗茨风机或压缩空气输送，动力消耗小。

应用情况

《焦化行业“十四五”发展规划纲要》指出，减污降碳，精准治污、协同治污是焦化企业高质量发展的必由之路。北京晨晰环保自主研发的海绵纳米钙作为一种可以替代小苏打的新型高效脱硫剂，在满足焦化厂炼焦、熄焦、地面站除尘等不同工序，不同温度区间的脱硫需求，同时具有投资少，可充分利旧，能耗低，治理过程无CO₂排放，满足间断式治理需求，副产物可作为水泥生料资源化使用等优势。该技术目前已在包钢、新兴铸管、金达煤化工等十多家钢铁焦化企业的脱硫工序中得以成功应用，排放指标全面满足《炼焦化学工业污染物排放标准》及河北省《炼焦化学工业大气污染物超低排放标准》，也得到了焦化企业的充分肯定与认可。随着焦化企业SO₂的不断提标与深入，海绵纳米钙技术将为更多企业的超超低排放提供新的选择。

延伸阅读：

晨晰环保：焦化行业VOCs综合治理解决方案

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