脱硫脱硝浅谈：水泥行业脱硫技术

查看全部 · 发表于 2021-4-7 16:24:00

水泥行业目前采用的脱硫技术根据反应温度可以分为三类：常温脱硫、低温脱硫和中温脱硫。常温脱硫指的是反应温度在40-80℃左右的脱硫技术，低温脱硫指在200℃左右的脱硫技术，中温脱硫指在300-600℃的脱硫技术。

（1）常温脱硫

常温脱硫主要指的是湿法脱硫，指用液体洗涤剂去除SO2。湿法脱硫中应用最为普遍的是石灰石-石膏法脱硫，除此还有氨法脱硫、钠碱法脱落、双碱法脱硫（广泛应用在砖厂等小企业）等。

湿法脱硫的特点：①脱硫效率高，可达95%以上，最高可达99%；② 脱硫剂利用率高，Ca/S摩尔比一般为1.05~1.10；③ 脱硫剂来源广，价格低，因为其主要成分为CaCO3；④ 系统成熟，运行可靠性高。主要缺点是投资费用高，占地面积大，耗水量高且有一定的废水排出。

石灰石-石膏法脱硫效率最大的矛盾在于：石灰石在水中的溶解度！如果能够促进石灰石在水中溶解度提高，那么在保持现有脱硫效率的基础上，将可以大大降低脱硫塔尺寸，缩短脱硫反应时间。

除了石灰石的溶解度外，温度对湿法脱硫反应具有双重作用，一方面降低温度有助于增加石灰石的溶解度，提高脱硫效率；另一方面则会降低SO2的扩散速度、化学反应本征速度。总体来讲，脱硫效率会随烟气温度增加而降低。

（2）低温脱硫

低温脱硫主要指半干法脱硫技术，包括喷雾干燥脱硫技术和烟气循环流化床技术。半干法脱硫指的是脱硫前脱硫剂为湿态，脱硫后产物则为干态。

半干法脱硫所用的脱硫剂均为生石灰CaO经过消化后制成的熟石灰，即Ca(OH)2，或含有Ca(OH)2的物质，如电石渣。与石灰石-石膏法湿法脱硫相比，Ca(OH)2显然较CaCO3更容易与SO2发生反应。

半干法脱硫技术的特点是：投资小、能耗低、腐蚀小、系统简单、产物呈干粉状、无废水排出等。但是由于使用CaO或Ca(OH)2作为脱硫剂，其运行成本更高。

半干法脱硫反应包括液固反应和气固反应，其中液固反应占主导地位，因此当液滴被蒸发完之后，脱硫效率就会显著降低。因此，影响半干法脱硫的主要因素为近绝热饱和温度差。

近绝热饱和温度差是半干法烟气脱硫反应出口烟温和烟气的绝热饱和温度之间的差值。该值越小，越有利于液相的存在，从而提高SO2的吸收效率，但同时容易使系统出现堵塞、结露等现象。反之，该值越大，脱硫效果越差。通常保持该值为 15 ℃ 以上，既能保证脱硫效率，又能避免出现阻塞、结露现象。

除了近绝热饱和温度差，烟气停留时间、钙硫比、循环倍率、液气比、雾滴直径等都会对脱硫效率造成影响。

（3）中温脱硫

在此定义中温脱硫温度为300-600℃，脱硫工艺属于干法脱硫，即脱硫剂为干态、产物也为干态。常见的脱硫技术包括CaO或Ca(OH)2直接随生料喂入预热器、入窑热生料循环进入预热器等。总之，就是采用CaO、Ca(OH)2进行干法脱硫。

由于是干法脱硫，反应属于气固反应，而且反应温度还偏低（正常炉内干法脱硫反应温度在700-800℃以上，而温度越低，反应速率越小，当然温度过高会引起CaO的烧结），因此中温脱硫总体效率偏低，往往需要较高的钙硫比才能达到30%-40%左右的脱硫效率。

除了钙硫比外，气固的接触面积、反应时间也非常重要。

在此想着重强调两点：① 脱硫剂的比表面积及孔结构；②烟气中CO2的影响。

对于脱硫剂的比表面积，如果能够提高其比表面积，将会显著提高气固接触面积，降低SO2的扩散阻力，从而明显提高脱硫效率。

对于烟气中CO2浓度的影响，由于CO2浓度通常在30%左右，是SO2浓度的数千倍，因此在一定温度下必然会与CaO或者Ca(OH)2发生反应，影响其脱硫反应的进行。当然不同研究对于这个温度的阐述不同，如有的认为在400℃以下CO2没有影响，有的认为在350-650℃内碳化反应占优。

为什么不提高温脱硫？因为水泥生产中SO2的产生绝大部分是由于原料中硫化物氧化引起的，硫化物氧化基本发生在二级预热器内，因此脱硫技术对应的温度应用区间就是在二级预热器以下，即500℃以下。

当然除了上述技术，现在也有很多“新型”技术，但所谓的新型基本上多是形式的新颖，脱硫原理与传统脱硫技术多无差别。

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