低浓度烟气脱硫

烟气量 8) 222 "# ! $， ’() 浓度 23)#*，产渣量 #) 622 石灰石消耗 &7 222 +, ! @ ， 水耗 &76 "# ! @ ， 脱硫 +, ! @ ， # 率 !72 ! *， 尾气 ’() 882 ", ! " 。 （ 下转第 07 页）
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工艺特点 （ 喷淋式 #）悬浮层中液粒的表面积比水膜式、
方法要大数倍至数十倍，因而单位液量的捕集吸收 效率显著增加，尤其对难以净化的微细粉尘的净化 起着重要的作用； 同时更有利于化学反应的进行， 提 高了化学反应速度和反应效率； （ 保证了高的脱硫 !）在液气比极低的情况下， 效率； （ 避免了堵塞 &）吸收液的供应无需专用喷嘴， 的现象。 总的来说，该工艺液气比低， 减少了循环水量， 降低了动力消耗， 减小了占地面积。
图!
Байду номын сангаас
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过程控制
为了确保 :;< 系统性能的高度可靠性，控制
主要影响因素是十分必要的。 这些主要参数包括： # 温度， $ 浆液 =1 值， % 石灰石的活性， & 硫酸钙 石膏的结晶度和过饱和度， ’ 浆液中固体物的组 成， 洗涤器规格、 液气比（ 、 液滴 ( 循环液量、 > ! ;） 尺寸分布、 停留时间等。 下面以塔式法为例 ? 简要说明各种参数对工艺 的影响及过程的控制。 脱 硫 反 应 是 被 吸 收 的 ’() 和 溶 解 的 碳 酸 钙 之 间的反应， 因此， ’() 的去除主要依赖于液气比和浆 液 =1 值。浆液中的 =1 通常取决于石灰石在酸性 溶液中的反应特性即 =1 值决定石灰石溶解和亚硫 酸钙盐的氧化程度。低 =1 有利于石灰石的溶解和 所 亚硫酸钙的氧化， 而高 =1 则有利于 ’() 的吸收。 以二 级 洗 涤 的 =1 较 高 （ ，以达到最大的 4359834） 表!
!"$ 湍冲洗涤 &’!’# 工艺原理
湍冲洗涤装置是一种圆筒形洗涤器，从喷嘴喷 出的液体， 在自身旋转离心力的作用下， 均匀呈辐射 状扩散， 由中向外封住筒体， 并且使液体在微观上旋 转翻腾， 提高表面更新能力， 同时与气体强烈湍冲接 触， 达到颗粒捕集， 气体急冷、 吸收、 反应等作用。该 装置具有占地面积小， 处理能力大、 运行可靠、 投资 省、 效率高、 阻力小等特点。
! 前言
随着环境保护越来越被人们所重视及环保法规 的日益严格，大多数有色金属冶炼厂正在积极改进 冶炼工艺，如采用纯氧或富氧冶炼以提高烟气中的 二氧化硫浓度， 满足常规制酸工艺的要求。 但如何处 理低浓度 45. 烟气， 防治硫化物排放形成酸雨和有 危害的光化学烟雾等一直是世界各国环境保护工作 者研究的重要课题。尽管在低浓度制酸方面已有诸 如 丹 麦 *56457 公 司 的 849 湿 法 硫 酸 工 艺 和 非 稳态氧化转化技术， 但受限于硫酸销售、 一次投资费 用高等因素。烟气脱硫（ 工艺具有投资成本、 ’()） 运行费用较低等特点， 仍具有很大的市场。 烟气脱硫方法的种类很多，但大致可分为湿法 脱硫和干法脱硫两类， 而干法较湿法的脱硫率低， 因 此本文仅介绍湿法工艺。 湿法脱硫是将含硫烟气与碱性溶液充分接触发 生反应， 生成沉淀物并将沉淀物分离后形成副产品。 典型的工艺主要有： 石灰石 / 石膏法， 碱式硫酸铝 / 石膏法， 亚硫酸钠法， 氨酸法， 固体亚硫酸铵法， 含碘 活性炭法等。目前我国普遍采用的有孟山都公司的 动力波洗涤工艺、 塔式法、 湍冲洗涤技术及从俄罗斯 引进消化吸收的气动乳化技术。 无论何种工艺， 其核 心都是向含硫烟气喷射石灰乳浆液，反应生成硫酸 盐和亚硫酸盐等， 然后经浓密、 脱水， 滤液返回系统 重新利用， 为减少投资及运行成本， 滤渣（ 石膏） 通常 采用抛弃法。如果再采取一些措施如增加一些专用
:;< 系统的过饱和度最大应在 &#2*左右。
虽然脱硫的主工艺流程不是很长，但要完成其 塔式法脱硫设备连接示意图 过程即达到规定的排放指标，辅助设施的控制尤为 重要， 下面介绍主要的控制回路； 石灰石定量给料控制采用皮带给料秤，给料量 的多少根据石灰石浆液槽的液位决定。系统的运行 状况还受浆液中石膏的过饱和度影响； 球磨机入口浓度由入口石灰石量和水的配比控 制， 石灰石浆液浓度靠加水来控制， 使其稳定在 &4* 左右；反应塔石灰石浆液加入量随着烟气中的 ’() 浓度和烟气量的变化而变化，排出系统石膏原液量 由石膏原液浓度、 =1 值及反应塔的液位决定； 另外还有一些连锁、 保护和报警装置， 如吸收塔 内温度的控制、 自动冲洗水的开启及排水系统等； 控 制采用 <.’ 系统。
烟气
石膏
经存在的石膏晶体上生长。当相对过饱和度达到某 一更高值时， 就会形成晶核， 同时石膏晶体会在其它 物质的表面生长从而导致洗涤器表面的结垢。除了 结垢，晶体还会覆盖在没有反应的石灰石颗粒的表
空气 水 吸收塔 一、 二级循环泵 吸收循环槽 工艺水槽 泵
面， 造成反应剂利用率下降。根据经验， 正常运行的
来， 随着高效设备的开发， 工艺的不断完善以及全自 动控制的实现， 结垢问题已基本得到了解决。这样，
!""! 年 #" 月第 $ 期
低浓度烟气脱硫—— —董四禄
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石灰 % 石膏法脱硫工艺才在低浓度烟气治理领域普 遍采用，下面介绍几种目前国内外常见的采用不同 设备的脱硫工艺流程。
（ 流程简单、 投资省、 能 (）整套设备配置紧凑、 耗低， 基本实现无废水排放； （ 提高了石灰石 $）采用表面活性济和催化剂， 的利用率， 更有利于液固分离， 降低了生产成本； 一方面将亚 （ )）采用向反应器中通压缩空气， 硫酸盐转化为硫酸盐， 另一方面起到搅拌的作用， 避 免颗粒的沉积。
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塔式法 该工艺是一种双循环湿式洗涤技术， 单塔两段，
塔的每一段循环在不同的 *+ 条件下运行，两个循 环合成在一个循环塔内。石灰石浆可以单独引入上 循环， 也可以同时引入两个循环系统， 烟气从洗涤塔 的下段进入， 与从上部喷淋下来的洗涤液接触， 被冷 却到绝热饱和温度，这一循环的浆液中含有上循环 液中溢流下来的没有反应的石灰石。 上循环中一般产生亚硫酸盐晶体，同时上循环 溢流下来的浆液中尚未反应的石灰石也会被转化成 亚硫酸钙、 氯化钙、 氟化钙， 通过引入空气， 使亚硫酸 钙氧化成最终产物硫酸钙结晶（ 二水石膏） 。 石灰石溶解、亚硫酸盐氧化为硫酸盐以及石膏 的生成， 最 佳 的 *+ 值 约 为 (， 因此， 维 持 较 低 *+ 值，有利于提高石灰石的利用率和亚硫酸盐的氧化 率。 另外， 在洗涤过程中， 烟 气 中 的 +,-、 +. 几 乎 在洗涤过程中全部除去， 采用这种办法， 可以将腐蚀 性的氯化物限制在洗涤器的下部分，仅有少量进入 上循环， 这样， 可以根据不同的介质在吸收塔不同位 置使用不同的材料。 液相中的亚硫酸钙是一种非常有效的缓冲液， 浆液内的 *+ 几乎不随烟气中 /0! 浓度的波动而变 化。 烟气通过冷却段预净化后，经一段环状空间进 入反应器上部的喷雾区， 为了达到较高的脱硫效率， 上循环最佳的 *+ 值约为 ) 左右。吸收中 /0! 与浆 液中溶解的石灰石反应形成亚硫酸钙，在反应中形 成的碳酸氢钙具有良好的缓冲效果，缓冲作用可以 保证系统的 *+ 稳定，即使烟气入口浓度及烟气流 量发生较大变化也能保证高的脱硫率及操作的稳定 性。 一塔两段使各个过程都能保持最佳的反应条 件。 当浆液含固浓度达到 #$1时， 浆液被引入脱水系 统， 最终产物可以根据应用要求制成商品石膏， 石膏 的一级脱水设备运行可靠， 结构紧凑， 由较好的颗粒
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分离性能的水力旋流器完成， ， 二级脱水通常用真空 过滤机， 确保石膏的含湿量， 当湿度有特殊要求如低 于 5*9&2*时， 就必须使用离心机。 塔式法工艺流程见图 &。
石灰石浆 烟气去烟囱 高位槽 离心机
环保 一 级 循 环 的 =1 较 低 （ ， 有利于石 ’() 脱 除 率 ； 094） 灰石的溶解， 确保 ’()% 石灰石系统在最佳反应条件 下运行。 液气比决定酸性气体吸收的吸收表面，通常在 相同的 =1 下， 液气比越大， 去除率越高。但不能无 限增加液气比， 否则会增加泵的功率， 造成能源的浪 费。 石膏结晶速度依赖于石膏的过饱和度，当超过 某一相对过饱和值之后，石膏晶体就会在浆液内已
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我国云南锡业公司个旧冶炼厂新建了一套处理 气量 82 222 "# ! $ 的脱硫装置，采用湍冲洗涤技术， 副产石膏到尾矿坝堆存。今年 4 月一次投产获得成 功， 迄今为止， 运行状况良好。主要设计参数如下：
烟气量 ! ・ "# $%&
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生产实例
从统计资料来看，对于电厂烟气及大气量的烟
气脱硫， 用塔式法工艺较多， 表 & 是某电厂采用塔式 法脱硫工艺的设计数。
某电厂脱硫技术数据
一段悬浮液 二段悬浮液
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烟尘 ! ・ +, $%&
入口温度 !
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气动乳化脱硫 工艺原理 经加速的待处理气体从过滤器下方进入过滤
器， 形成旋转气流， 与过滤器上端流下的液体相遇， 气体高速旋切液体并将液体托住反复破碎，液粒变 得越来越细微，气液充分混合并在恰当的参数匹配 下形成一段动态稳定的液滴悬浮层，该层就被称之 为乳化层。 当气体的托力与液滴重力平衡后， 最早形 成的悬浮液将被新形成的悬浮液所取代，带着捕集 的杂质排出过滤器， 从而气体得到净化。
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反应机理
采用不同的脱硫设备，就形成了不同的工艺流
程， 但它们的反应机理都是相同的。 采用石灰石脱硫 的工艺成熟，过程简单，主要的反应机理分三个步 骤： 45. 的吸收、 45. 水合成亚硫酸及亚硫酸根与石 灰石反应。反应方程式如下：
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设备， 完善工艺， 提高石膏的质量等级， 石膏可应用 于建材领域如生产水泥或墙板等。 石灰/ 石膏法的主要优点是： 工艺成熟、 操作简 便， 成本低廉， 投资省， 脱硫率高， 加之采用 ):4 系 统严格控制工艺参数，解决了传统脱硫经常造成设 备结垢的问题。本文介绍目前国内外常用的 # 种脱 硫技术： 气动乳化脱硫、 湍冲脱硫、 塔式法脱硫的反 应机理、 工艺过程及其控制。
&’!’! 工艺特点 （ 避免了钙盐的结垢 #）采用高效湍冲洗涤器，
设备堵塞， 提高了开工率； （ 有效地利用了 !）湍冲洗涤器在洗涤过程中， 气相能量和液相能量， 气固接触时间增长， 大大提高 了脱硫效率； （ 喷淋量大且不堵塞、 耐腐 &）独特的喷头设计， 蚀、 耐磨损， 喷头和设备本体采用了独特的耐腐蚀材 料， 确保了生产的正常运行；
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环保
低浓度烟气脱硫
董四禄
（ 中国有色工程设计研究总院， 北京 !"""#$ ）
%摘
要&
介绍和探讨了烟气脱硫（ 的常规工艺流程、 特点、 控制及应用实例。 ’()） 冶炼烟气； 低浓度； 脱硫； 石膏
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%文献标识码 & -
%文章编号 &
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脱硫工艺
众所周知， 脱硫反应机理明确、 简单。但长期以
来，由于设备、工艺等原因而导致结垢制约了其应 用， 因此在工业领域内一直没有得到很好推广。 近年
［ 作者简介］ 董四禄（ ， 男， 高级工程师， 长期从事冶炼烟气 !0>./ ） 治理及环境保护设计工作。 ［ 收稿日期］ .""./"#/".