干法半干法脱硫灰升温过程中二氧化硫的逸出规律

时二氧化硫的释放量，然后计算出二氧化硫在不同 0.0035mg/g。 原 因 是 脱 硫 灰 渣 中 含 有 的 碳 酸 钙 在
气流量时的排放浓度。用电子天平称取大约 2g 样 800℃左右分解产生氧化钙和二氧化碳，此时氧化钙
品放入燃烧舟中，然后放到管式炉中进行焙烧。焙 活性较好，能快速地与周围的二氧化硫反应生成硫酸
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微孔表面积(m2/g)
样品平均粒径(nm)
样品容重(g/cm3)
样品
2.7554
1.9358
11.8
0.67
表 2 脱硫灰渣的化学成分分析结果
Table 2 The chemical composition of FGD
(%)
Na2O
K2O
MgO
Al2O3
CaO
SiO2
SO3
Fe2O3
烧失量
样品
0.22
关键词：脱硫灰渣； 硫酸盐； 二氧化硫； 焙烧 中图分类号：X511 文献标志码：A doi:10.3969/j.issn.1003-6504.2009.12.005 文章编号：1003-6504(2009)12-0023-04
Law of SO2 Escape from the Flue Gas Desulfurization Residue in Heating Process
氢氧化钙等物质可以抑制脱硫灰渣中硫酸盐的分解，
1.2.2 实验流程
从而减少二氧化硫的逸出。从 850℃开始，二氧化硫
实验流程如图 1 所示。
的逸出量随着温度的升高逐渐增加。在 850~1050℃
的范围内，二氧化硫的逸出量增加大约 0.35mg/g。温
度越高，脱硫灰渣中的硫酸盐的分解率越大，放出的
二氧化硫越多。
含酸污水排放等优点，但其脱硫效率较低、系统设备 庞大、操作复杂的缺点使其应用不多；半干法脱硫技 术是近期发展较快的一类技术，由于其脱硫工艺投 资 低 、占 地 小 、耗 水 少 、工 艺 简 单 ，并 很 好 地 克 服 了 湿法脱硫工艺的一些问题和不足，被公认为小型电 厂和工业锅炉的烟气脱硫最经济有效的手段。在各 工艺过程中除湿法工艺产物为副产品石膏外，干法、 半干法工艺的脱硫产物都是亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸 钙、氧化钙或氢氧化钙和飞灰的混合物，其中亚硫酸 钙 的 性 质 十 分 不 稳 定 ，容 易 酸 化 分 解 、高 温 分 解 等 ， 从而再利用过程中可能造成二次污染。在高温利用 脱硫灰时，氧化钙不发生分解，氢氧化钙和碳酸钙会 分解生成氧化钙，同时放出水蒸气和二氧化碳；亚硫
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第 32 卷
酸钙在高温条件下易分解，会释放出二氧化硫；当 1.1 样品的采集和预处理
温度为 1050℃左右时，硫酸钙也会发生分解，释放出
采集：采自广州恒运集团公司循环流化床锅炉出灰
二氧化硫；因此在高温利用脱硫灰渣的过程中必须密 口；为灰白色，干燥时表面疏松，呈粉末状，粒度较细（≥
切关注二氧化硫的逸出问题。本文研究了在不同焙烧 温度、焙烧时间及通气流量的条件下，二氧化硫的逸 出规律。 1 实验
有害污染物名称 二氧化硫
表 3 国家标准中规定的二氧化硫的排放浓度
Table 3 The emission concentration of SO2 regulated by National Standards of China
第第123202期0卷9 年第121月2 期
Environmental Science & Technology
Vol.32 No.12 Dec. 2009
干法半干法脱硫灰升温过程中二氧化硫的逸出规律
王现菊， 石林 *
（华南理工大学环境科学与工程学院，广东 广州 510640）
摘 要：通过改变焙烧温度、焙烧时间和通气流量等条件，研究了干法半干法脱硫灰中二氧化硫的逸出规律。结果表明：850℃~ 1050℃，二氧化硫的逸出量随着温度的升高而增加，大约由 0.15mg/g 增加到 0.5mg/g；脱硫灰焙烧 1h 后二氧化硫逸出量比焙烧 10min 后 增加最多为 0.047mg/g，因此焙烧 10min 二氧化硫基本全部逸出；在通气量 0.6L/min~0.9L/min 的范围内，二氧化硫逸出量随着通气流量的 增加而增加，不同焙烧时间时的增加量都约为 0.062mg/g，然后趋于平缓，最后基本不受通气流量的影响；计算得出二氧化硫最大排放浓度 为 101.4mg/m3，远远低于国家标准的规定 800mg/m3，因此在脱硫灰渣的再利用中不会对环境造成危害。
收稿日期：2009－08－18；修回 2009－11－11 基金项目：国家自然科学基金项目（20877026） 作者简介：王现菊（1984-），女，硕士研究生，研究方向为固体废弃物再利用，（手机）15989113429（电子信箱）wxj841029@sina.com；* 通讯作者，（电子 信箱）celshi@scut.edu.cn。
200 目，约 0.076mm），pH=10.65。按四分法取样品。 预处理：分析脱硫灰渣的物理特性和化学成分。
脱硫灰渣的主要理化性质见表 1 和表 2。 1.2 实验过程
比表面积(m2/g)
表 1 脱硫灰渣的物理特性分析结果
Table 1 The physical characteristics of FGD
2.4 二氧化硫排放浓度与国家标准规定值比较 GB9078-1996 工业炉窑大气污染物排放标准规
定 ： 标 准 状 态 ： 指 烟 气 在 温 度 为 273K， 压 力 为 101325Pa 时的状态，简称“标态”。国家标准中规定的 二氧化硫的排放浓度见表 3。在 450~1050℃范围内二 氧 化 硫 的 最 大 逸 出 量 为 ：0.675mg， 焙 烧 温 度 为 1050℃，烟气温度为 30℃，气压为标准大气压，气流量 为 0.6L/min，焙烧时间为 10min，换算为标态下排放浓 度为：101.4mg/m3。
WANG Xian-ju， SHI Lin*
（College of Environmental Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）
Abstract：This paper studied on emission of SO2 from the fluegas desulfurization residues in the heating process.The law of SO2 escape is investigated by changing the calcination temperature，calcination time and the air flow. Results showes that in the range of 850℃~1050℃，the emission amount of SO2 increased 0.35mg/g. The emission amount of SO2 by calcining flue gas desulfurization （FGD）residues for 1h is as much as that of 10min，so SO2 had almost escaped in ten minutes. The emission amount of SO2 could increase in some degree by increasing air flow when air flow ranged from 0.6L/min to 0.9L/min. Meanwhile，emission concentration of SO2 was calculated，and compared with that in the national standards，and came to the conclusion that emission concentration of SO2 by calcining the flue gas desulfurization residues was far below that in the national standards，without any damage to environment. Key words：flue gas desulfurization（FGD）residues；calcium sulfite；sulfur dioxide；calcination
2 结果和讨论
2.2 焙烧时间对二氧化硫逸出量的影响 由图 3 可知：焙烧时间对二氧化硫的逸出量的影
响很小，2g 左右的脱硫灰渣中的硫酸盐在焙烧 10min 左右时已经基本完成分解，随着焙烧时间的增加二氧化 硫逸出量增加微少。脱硫灰渣焙烧 1h 后二氧化硫的逸出 量比焙烧 10min 后的最大增加量为 0.00094mg/(g·min)，
燃煤是大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的 主要来源，我国的能源结构主要以煤为主，所以我国 大气污染是以烟尘和二氧化硫为代表的典型的煤烟 型污染。二氧化硫给环境带来的最严重的问题之一 就 是 酸 雨 ， 酸 雨 污 染 的 加 剧 对 生 态 系 统 、 材 料 、农 业、建筑物和人体健康等方面均造成了严重危害。 二氧化硫污染已成为全球性的问题，大幅度的削减 SO2 的排放迫在眉睫。烟气脱硫技术大致可以分为： 湿法、干法和半干法等。其中湿法烟气脱硫技术具 有设备小、操作方便稳定、脱硫效率高、经济性较好 等优点，但存在产生污水、易结垢堵塞及系统腐蚀 等缺点；干法脱硫技术一般采用粉粒状吸收剂或催 化 剂 来 脱 除 烟 气 中 的 二 氧 化 硫 ， 具 有 流 程 简 单 、无
烧 时 间 分 别 为 ：10min ~60min，间 隔 为 10min；焙 烧 钙或亚硫酸钙，从而使脱硫灰渣中的二氧化硫的逸出
温度为：450℃~1050℃，间隔为 50℃；空气气流量 量减少。这说明脱硫灰渣中含有的碳酸钙、氧化钙和
为：0.6L/min、0.9L/min、1.2L/min、1.5L/min。
定范围内随着气流量的增加而增加，然后趋于平缓， 最后基本不变。在 0.6L/min~0.9L/min 的范围内，随着 通气流量的增加，不同焙烧时间时的二氧化硫逸出量增 加量都约为 0.062mg/g；在 0.9~1.5L/min 的范围内，增 加量最大为 0.005mg/g。原因为在空气通气量较小时， 焙烧脱硫灰渣产生的二氧化硫不能快速地被带出管 式炉进入到乙酸乙酸钠缓冲液中，而使部分二氧化硫 能与脱硫灰渣中氧化钙或碳酸钙分解产生的氧化钙 反应生成硫酸钙或亚硫酸钙，从而使二氧化硫的逸出
把碘标准溶液滴入到乙酸乙酸钠缓冲溶液中，使 其显示为淡蓝色；将管式炉的温度升到要求的焙烧温 度，等温度稳定；然后用电子天平称取 2g 左右脱硫灰 渣，准确记数并把脱硫灰渣放入到燃烧舟中；将燃烧 舟推入到管式炉的中心部位，以确保在要求的温度下 恒温定时焙烧；用连有增氧泵、转子流量计和乙酸乙 酸钠缓冲溶液的橡胶塞把管式炉的两端塞住，用转子 流量计控制空气流量；观察广口瓶中的半瓶乙酸乙酸 钠缓冲溶液的颜色，并用碘标准溶液来滴定，使其保 持淡蓝色。为了保证测定的准确性，连有两瓶乙酸乙 酸钠缓冲溶液，以防止 SO2 逸出；记录碘标准溶液的 消耗量。
第 12 期
王现菊，等 干法半干法脱硫灰升温过程中二氧化硫的逸出规律
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增加量很少，因此焙烧时间对二氧化硫的逸出量的影 响不大。
量减少；当空气通气量较大时，二氧化硫能够快速地 被带出管式炉进入到乙酸乙酸钠缓冲溶液与碘反应， 而减少与氧化钙反应的二氧化硫的量。
2.3 气流量对二氧化硫逸出量的影响 由图 4 可知：在空气内，二氧化硫的逸出量在一
0.16
5.48
7.82
37.51
9.89
24.24
1.04
16.01
注：测试单位为中国科学院广州地球化学研究所。
1.2.1 实验条件
2.1 温度对二氧化硫逸出量的影响
实验在空气气氛下进行，测量脱硫灰渣样品在
由 图 2 可 知 ：在 750 ~850℃ 的 范 围 内 ，二 氧 化
不同温度、不同焙烧时间和不同气流量条件下焙烧 硫的逸出量随着温度的升高而减少，减少量大约为