【陶瓷】烟气半干法综合治理技术分析之陶瓷行业篇

烟气脱硫工艺分为以下7个步骤：

(1) 吸收剂存储、输送和制备;

(2) 烟气雾化增湿调温;

(3) 吸收剂与含湿烟气雾化颗粒充分接触混合;

(4) 二氧化硫吸收;

(5) 灰循环;

(6) 废渣排除。

注：(2)、(3)、(4)、(5)四个步骤均在半干法脱硫塔中进行，其包括化学过程和物理过程。

3.2.1化学过程

当雾化水经过双流体雾化喷嘴在脱硫塔中雾化，并与烟气充分接触，烟气冷却并增湿，氢氧化钙粉颗粒同H2O、SO2和H2SO3反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：

(1) SO2被液滴吸收：

SO2(气)+H2O→H2SO3(液)

CaO经过干式消化器后变为Ca(OH)2：

CaO (固)+H2O(液)→Ca(OH)2(固)

(2) 吸收的SO2同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：

Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O

Ca(OH)2(固)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O

(3) 液滴中CaSO3达到饱和后，即开始结晶析出：

CaSO3(液)→CaSO3(固)

(4) 部分溶液中的CaSO3与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙：

CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)

(5) CaSO4(液)溶解度低，从而结晶析出：

CaSO4(液)→CaSO4(固)

(6) 对未来得及反应的Ca(OH)2 (固)，以及包含在CaSO3(固)、 CaSO4(固)内的CaO(固)进行增湿雾化：

Ca(OH)2(固)→Ca(OH)2(液)

SO2(气)+H2O→H2SO3(液)

Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O

CaSO3(液)→CaSO3(固)

CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)

CaSO4(液)→CaSO4(固)

(7) 布袋除尘器脱除的烟灰中的未反应的Ca(OH)2 (固)，以及包含在CaSO3(固)、 CaSO4(固)内的Ca(OH)2  (固)循环至半干法脱硫塔内继续反应：

Ca(OH)2(固)→Ca(OH)2 (液)

SO2(气)+H2O→H2SO3(液)

Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O

CaSO3(液)→CaSO3(固)

CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)

CaSO4(液)→CaSO4(固)

3.2.2 物理过程

物理过程系指液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程。液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对脱硫塔的设计和脱硫率都非常重要。影响液滴干燥时间的因素有液滴大小、液滴含水量以及趋近绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。雾化液滴的干燥及反应顺序如图2所示。

半干法脱硫塔内反应灰的高倍率循环使循环灰颗粒之间发生激烈碰撞，使颗粒表面生成物的固形物外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反应。客观上起到了加快反应速度、干燥速度以及大幅度提高吸收剂利用率的作用。另外由于高浓度密相循环的形成，半干法脱硫塔内传热、传质过程被强化，反应效率、反应速度都被大幅度提高。而且反应灰中含有大量未反应吸收剂，所以半干法脱硫塔内实际钙硫比远远大于表观钙硫比。

在半干法脱硫塔内设置有多级增湿活化装置。经过增湿活化后原来位于反应物产物层内部的Ca(OH)2  从颗粒内部向表面发生迁移，并形成亚微米级细粒，沉积在颗粒表面或与表层产物层相互夹杂。迁移还改变了当地的孔隙结构。这些综合效果使反应剂重新获得反应活性。

4 系统工程实施

4.1 实施概况

本系统在某陶瓷公司实施，该公司现有两条辊道窑(产量分别为20000m2/天和12000m2/天)和两座喷雾塔。为达到最新环保要求，配套建设"半干法烟气脱硫系统+布袋除尘器"烟气净化系统，系统由烟气脱硫系统、布袋除尘器系统、灰循环系统、吸收剂存储给料系统、外排灰系统和增湿雾化水系统等组成。两条窑炉配置一套脱硫塔，两座喷雾塔各配置一套脱硫系统，三套脱硫系统尾部共同设置一套布袋除尘器。

4.1.1设计参数

该系统设计的窑炉烟气和喷雾塔烟气参数如表1和表2所示。

4.1.2 性能指标

在水、电、压缩空气和消石灰按设计要求正常供应，烟气排放质量满足脱硫装置设计参数情况下，烟气通过该系统处理后，系统排放的烟气中，粉尘≤30  mg/Nm3、SO2≤50 mg/Nm3。

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