噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫技術在垃圾焚燒發電領域應用(yòng)

噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫技術主要利用(yòng)氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液作爲吸收劑。然而，由于Ca(OH)2的(de)溶解度相對(duì)較低，在标準條件下(xià)，每100克水(shuǐ)中僅能溶解0.185克的(de)Ca(OH)2。噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫是一個(gè)邊幹燥邊發生化(huà)學反應的(de)過程，其中吸收氣體的(de)主要過程發生在液相階段，即在霧化(huà)漿液完全幹燥之前，幹燥後的(de)部分(fēn)則相對(duì)較少。由于垃圾發電廠的(de)煙(yān)氣含濕量低且溫度較高(gāo)（一般達到150～220℃），導緻霧化(huà)的(de)吸收劑漿液在反應塔中迅速蒸發，從而縮短了(le)液相的(de)化(huà)學反應時(shí)間，使得(de)脫硫效率相對(duì)較低。

因此，有必要深入研究影(yǐng)響噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫的(de)關鍵因素，并探討(tǎo)如何調整垃圾發電噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫塔的(de)運行參數。此外，還(hái)應探究不同活性吸收劑對(duì)脫硫效率的(de)影(yǐng)響。多(duō)數研究指出，噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫效率主要受化(huà)學計量比、絕熱(rè)飽和(hé)溫差、脫硫塔進口煙(yān)氣溫度以及漿液霧化(huà)粒徑等因素的(de)影(yǐng)響。

通(tōng)過以石灰石作爲吸收劑漿液的(de)噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫試驗，發現化(huà)學計量比和(hé)絕熱(rè)飽和(hé)溫差對(duì)脫硫效率具有顯著影(yǐng)響。此外，研究還(hái)發現分(fēn)級噴霧對(duì)噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫的(de)影(yǐng)響，雙級噴霧在相同條件下(xià)的(de)脫硫效率比單級噴霧高(gāo)約15.2%。在建立的(de)煙(yān)氣體積流量爲1500m³/h的(de)中試試驗台上進行的(de)脫硫試驗表明(míng)，漿液霧化(huà)粒徑對(duì)脫硫效率具有顯著影(yǐng)響。當絕熱(rè)飽和(hé)溫差較小時(shí)，随著(zhe)其降低，脫硫效率近乎呈指數增長(cháng)。同時(shí)，漿液霧化(huà)粒徑的(de)大(dà)小對(duì)漿液蒸發時(shí)間和(hé)比表面積具有顯著影(yǐng)響，減小漿液霧化(huà)粒徑能夠增大(dà)氣體與漿液的(de)接觸面積，減小氣體傳質阻力，并提高(gāo)脫硫效率。然而，過小的(de)漿液霧化(huà)粒徑會導緻蒸發時(shí)間縮短，氣體與漿液的(de)液相反應時(shí)間也(yě)縮短，從而不利于脫硫效率的(de)提高(gāo)。

針對(duì)噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫效率的(de)主要影(yǐng)響因素進行了(le)深入研究。試驗采用(yòng)了(le)溶解度較高(gāo)、化(huà)學反應活性較好的(de)碳酸鈉溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液作爲吸收劑，同時(shí)與氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液進行對(duì)比，以探究不同吸收劑對(duì)噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫效率的(de)影(yǐng)響。

在維持脫硫塔出口煙(yān)氣溫度恒定的(de)條件下(xià)，觀察到随著(zhe)進口煙(yān)氣溫度的(de)升高(gāo)，脫硫效率逐漸提升。這(zhè)一現象主要受到兩方面因素的(de)影(yǐng)響。首先，随著(zhe)進口煙(yān)氣溫度的(de)升高(gāo)，爲維持出口煙(yān)氣溫度恒定，需向反應塔中噴入更多(duō)的(de)霧化(huà)減溫水(shuǐ)。這(zhè)導緻脫硫塔中霧化(huà)液滴量增加，煙(yān)氣中水(shuǐ)蒸氣含量增多(duō)，進而提升煙(yān)氣濕度。濕度增加使得(de)煙(yān)氣與吸收劑的(de)接觸比表面積增大(dà)，提高(gāo)了(le)反應活性。其次，漿液霧化(huà)量的(de)增加意味著(zhe)溶劑質量的(de)增加，從而增加了(le)吸收劑的(de)溶解量。

在分(fēn)别使用(yòng)氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液、碳酸鈉溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液作爲吸收劑時(shí)，我們發現随著(zhe)進口煙(yān)氣溫度的(de)升高(gāo)，脫硫效率均有所提高(gāo)。然而，采用(yòng)碳酸鈉溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液作爲吸收劑時(shí)，脫硫效率的(de)變化(huà)更爲平緩。這(zhè)主要是由于氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2屬于微溶物(wù)，随著(zhe)進口煙(yān)氣溫度的(de)升高(gāo)，噴入的(de)水(shuǐ)量增加，導緻溶解的(de)氫氧化(huà)鈣質量增加，從而提高(gāo)脫硫效率。相比之下(xià)，碳酸鈉溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液的(de)溶質已基本溶解，因此溫度升高(gāo)對(duì)其溶解量影(yǐng)響較小，導緻脫硫效率變化(huà)相對(duì)平緩。

總體而言，溫度的(de)變化(huà)對(duì)噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫效率的(de)影(yǐng)響相對(duì)較小，不是主要影(yǐng)響因素。

在其他(tā)條件不變的(de)情況下(xià)，随著(zhe)進口二氧化(huà)硫質量濃度的(de)增大(dà)，脫硫效率有所降低，且爲保持化(huà)學計量比不變，需增加吸收劑的(de)用(yòng)量，同時(shí)爲保持出口煙(yān)氣溫度不變，向系統中噴入的(de)減溫水(shuǐ)量需減少，因此整體上吸收劑的(de)質量濃度增大(dà)，吸收劑在吸收塔中被霧化(huà)成小液滴，随著(zhe)吸收劑質量濃度的(de)增大(dà)，小液滴幹燥的(de)時(shí)間縮短，液相的(de)反應時(shí)間減少，因此脫硫效率降低。

當分(fēn)别使用(yòng)碳酸鈉溶液、氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液作爲吸收劑進行試驗時(shí)，發現脫硫效率變化(huà)趨勢幾乎保持一緻，因爲随著(zhe)進口二氧化(huà)硫質量濃度的(de)增大(dà)，碳酸鈉溶液、氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液和(hé)碳酸氫鈉溶液的(de)質量濃度均增大(dà)，液相反應時(shí)間均縮短，從整體上來(lái)看，進口二氧化(huà)硫質量濃度對(duì)脫硫效率的(de)影(yǐng)響較小。

化(huà)學計量比對(duì)脫硫效率的(de)影(yǐng)響

調節二氧化(huà)硫管路質量流量，保持進口二氧化(huà)硫質量濃度爲６００二氧化(huà)硫ｍｇ／ｍ３，調節脫硫塔進口煙(yān)氣溫度爲１９０℃，通(tōng)過控制吸收劑體積流量來(lái)控制化(huà)學計量比，分(fēn)别在不同絕熱(rè)飽和(hé)溫差（３０Ｋ、４０Ｋ、５０Ｋ、６０Ｋ）條件下(xià)進行試驗。

吸收劑爲氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液時(shí),脫硫效率随化(huà)學計量比的(de)變化(huà)。随著(zhe)化(huà)學計量比的(de)增大(dà)，二氧化(huà)硫脫硫效率先提高(gāo)後趨于平緩。當化(huà)學計量比從０．５增大(dà)至１．５時(shí)，随著(zhe)化(huà)學計量比的(de)增大(dà)，脫硫效率顯著提高(gāo)。這(zhè)是因爲氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2質量濃度是限制化(huà)學反應的(de)主要因素，随著(zhe)化(huà)學計量比的(de)增大(dà)，二氧化(huà)硫氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2質量濃度逐漸增大(dà)，溶液中Ｃａ２＋質量濃度增大(dà)，從傳質角度看，Ｃａ２＋質量濃度的(de)增大(dà)會使液相的(de)傳質阻力減小，液膜的(de)傳質系數增大(dà)，因此脫硫效率顯著提高(gāo)。當化(huà)學計量比大(dà)于１．５時(shí)，限制化(huà)學反應速率的(de)主要因素不再是氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2質量濃度，因此氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2質量濃度增大(dà)不會使脫硫效率發生明(míng)顯變化(huà)，脫硫效率曲線趨于平緩。

當使用(yòng)氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液作爲吸收劑時(shí)，其消耗成本是使用(yòng)碳酸鈉溶液的(de)１／５左右，是使用(yòng)碳酸氫鈉溶液的(de)１／９左右。當使用(yòng)氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液作爲吸收劑時(shí)脫硫效率達７４％，根據工程經驗，一二氧化(huà)硫般噴霧半幹法煙(yān)氣脫硫後采用(yòng)布袋除塵設備，而其脫硫能力超過１０％。因此，整個(gè)ＳＤＡ系統的(de)綜合脫硫能力可(kě)達８４％。綜合比較，工程上選擇氫氧化(huà)鈣Ca(OH)2溶液作爲吸收劑更合适。