摘要：由于传统干法脱硫技术脱硫效率较低，某新建氧化铝厂热电站烟气脱硫系统在工程建设前期初步确定了湿法脱硫方案。但其存在着运行成本偏高、易堵塞、设备维护量大、石膏难处理、工作环境差等缺点。为使方案更加优化，本项目通过收集资料和实地考察相结合的方式对“新型干法脱硫技术”应用于本工程的可行性进行分析论证。本文首先介绍了项目的相关参数，然后对新型干法脱硫技术的流程和特点（区别于传统干法脱硫技术）进行了说明，接着通过对有参考意义的两个工厂进行实地调研的数据分析确定该技术可行。接下来针对本项目对湿法脱硫技术和新型干法脱硫技术进行了经济性比较，确定新型干法脱硫技术在投资成本和运行成本上均更具优势。

　　关键词：湿法,脱硫技术,新型干法,传统干法,SO2浓度,粉尘排放浓度,效率

　　某新建氧化铝厂配套建设有热电站，热电锅炉烟气出口SO2浓度为3600mg/Nm3，根据《火电厂大气污染物排放标准》的要求，本项目SO2浓度排放限制为200mg/Nm3，脱硫效率需≥94.4%。由于传统干法脱硫技术脱硫效率较低无法达到环保要求，故在工程建设前期初步确定了湿法脱硫方案。后经考察发现，湿法脱硫技术存在着运行成本偏高、易堵塞、设备维护量大、石膏难处理、工作环境差等缺点。为优化工程项目烟气脱硫技术方案，建设方及设计单位共同开展了近两个月的市场调研工作，并了解到现有一种“新型干法脱硫技术”在国内多个行业已有了成功实施的案例。为使方案更加优化，本项目通过收集资料和实地考察相结合的方式对“新型干法脱硫技术”应用于本工程的可行性进行分析论证，以便于工程项目建设决策。

　　1新型干法脱硫技术的可行性

　　1.1概述

　　（1）本章节主要从满足环保达标排放的角度论证其技术可行性。

　　（2）烟气流程。锅炉炉内脱硫后烟气→静电除尘器（一电场）→脱硫吸收塔→布袋除尘器→引风机→烟囱。

　　（3）脱硫系统入口烟气条件（与湿法脱硫方案相同）。烟气量：220000Nm3/h•炉；烟气温度：140℃;SO2浓度：3600mg/Nm3（炉后）；含尘浓度：≤200mg/Nm3；锅炉数量：3台套（2用1备）。说明本条件是建立在锅炉设计煤种含硫量为4.68%（烟气SO2初始浓度12000mg/Nm3）、炉内脱硫效率70%的基础上。

　　（4）拟论证的技术目标。脱硫系统出口烟气条件：SO2浓度：≤100mg/Nm3（现行标准为≤200mg/Nm3）；含尘浓度：≤30mg/Nm3。

　　说明由于国家环保标准日趋严格，本工程论证条件考虑一定的前瞻性，将本次论证的条件调整为SO2排放浓度≤100mg/Nm3。据此，本工程拟采用的新型干法的脱硫效率需达到≥97.3%。

　　1.2新型干法脱硫技术

　　1.2.1简介

　　本工艺主要由静电除尘器、烟气系统、脱硫塔、脱硫布袋除尘器、吸收剂制备及供应系统、物料循环系统、工艺水系统、压缩空气系统以及电气仪控系统等组成。

　　工艺流程为：静电除尘器后的烟气从底部进入脱硫吸收塔，烟气经吸收塔底文丘里结构加速后与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。携带大量吸收剂和反应产物的烟气从脱硫吸收塔顶部侧向下行进入脱硫除尘器，进行气固分离，经气固分离后的烟气含尘量不超过30mg/Nm3。为了降低吸收剂的耗量，大部分收集到的细灰及反应混合物返回脱硫塔进一步反应，只有一小部分不再具有吸收能力的较粗颗粒被作为脱硫副产物排到脱硫灰库。最后经脱硫除尘器净化后的烟气经引风机排入烟囱。

　　反应过程产生的副产物呈干粉状态，其化学成分主要由CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca（OH）2等组成，可以用于制作土堤、路基、垃圾填埋场防渗地层、混凝土添加剂、防噪音围墙、土地及废矿井回填、水泥添加剂等。

       1.2.2新型干法脱硫技术的特点（区别于传统干法脱硫技术）

　　（1）能够实现95%以上的脱硫效率。新型干法脱硫技术主要采取以下技术手段来满足95%以上的脱硫效率：在脱硫反应塔内文丘里管上部区域形成了一个激烈湍动、分布均匀的高密度床层。颗粒浓度高达20000g/m3，局部的Ca/S达到50：1，大大提高了SO2与Ca（OH）2的接触几率；采用流化床的激烈运动机制，强化气固混合，大大提高了气固之间的传质、传热速率。塔内文丘里管上部激烈湍动区的气固间滑落速度控制在5m/s左右，在气流的带动下固体颗粒之间的摩擦力达到最大值，极大地削薄了Ca（OH）2颗粒表面的气膜厚度，降低气膜阻力，大大提高了SO2分子进入Ca（OH）2颗粒表面液相区的速率。

　　借助反应塔内文丘里管上部的激烈湍动的颗粒密度高达20000g/m3的高密度床层，使往该区域喷入的降温注水迅速得到蒸发，进而使烟气温度降低，并快速形成大量带有均匀液膜的Ca(OH)2粒子，使溶解于液膜生成的Ca2+与扩散进入的SO32-发生瞬间完成的酸碱中和反应。

　　脱硫反应生成的CaSO3或CaSO4等产物包裹在吸收剂表面，会阻碍新鲜的吸收剂表面与烟气接触反应从而造成吸收剂利用率不足，导致脱硫效率下降。但流化床内物料激烈湍动的流化态运动特征，物料颗粒间相互激烈摩擦，很容易将吸收剂表面包裹的脱硫生成物剥离，露出新鲜的Ca（OH）2表面重新参与反应，从而进一步提高Ca（OH）2的利用率。

　　由于脱硫效率高低除了与反应速度有关外，还与气固接触时间有关，接触时间越长，脱硫效率越高，吸收剂利用也更彻底。循环流化床反应塔的高度设计满足烟气在塔内反应时间高达6s～8s，保证获得较高的脱硫效率。

　　脱硫反应塔下游配套特种超低压脉冲布袋除尘器，也有助于帮助进一步提高脱硫效率。因为滤袋表面的粉饼层中还含有一定量的Ca（OH）2，可以继续与未脱除的SO2进行脱硫反应，而特种超低压脉冲布袋除尘器在低温下进一步脱硫反应和清灰过程中，不会出现“节流制冷效应”，保证了系统的连续工作。

　　（2）多种污染物协同脱除。新型干法脱硫技术对燃煤烟气中其他组分污染物具有协同脱除效果，单一反应器可实现NOX、HF、HCl、SO3、重金属等大气污染物协同脱除。对SO3、HCl、HF等酸性气体可得到＞95%的脱除效率。对Hg的脱出率大于60%。

　　2.2.3采用专门开发的低压脉冲旋转布袋除尘器

　　干法脱硫后除尘器不仅要满足粉尘排放要求，而且要满足收集的物料再循环回脱硫塔循环利用的要求。因此干法后除尘器的设计与锅炉烟气除尘器存在不同。

　　低压脉冲旋转布袋除尘器技术引进后，经过多次改进，能够很好的满足脱硫系统的要求。

　　1.2.3新型干法脱硫技术设计上的保障措施

　　为保证新型干法脱硫技术能够达到95%以上的脱硫效率，该技术在传统干法技术的基础上进行了如下的改进：

　　（1）脱硫塔。烟气进口方式，采用流线型进气方式，烟气分布较均匀；烟气出口方式，采用下出风口设计，增加了机械除尘和重力沉降，降低了除尘器出口粉尘浓度；喷水点位置，新水采用高压回流式雾化喷嘴，产生高湍动的水颗粒，效果较好。同时根据计算喷水处的颗粒浓度和颗粒湍动能量来正确选择喷水点的位置；物料返回点的位置，通过计算机对物模气流分布进行模拟，选择合适的物料返回点位置；脱硫塔的高度，循环流化床反应塔的高度设计满足烟气在塔内反应时间高达6s～8s，保证获得较高的脱硫效率；文丘里的设置，通过设置文丘里，提高了烟气的流速，增强了气固间反应的效率；防塌床措施，设置清洁烟气再循环系统，保证低负荷时床层不塌陷。

　　（2）吸收剂制备及输送。消化器，消化器采用3级消化系统，保证了足够的消化时间，且每级设置3个测温点。消化温度控制在≥100℃,保证了水分的充分蒸发，能够达到高品质的吸收剂；消化器的排汽，若不能将消化产生的水汽及时排出，将造成消化系统的堵塞。消化器的上部设置有排汽口，能将产生的水蒸汽及时引入脱硫塔。

　　（3）除尘器（超低压旋转脉冲布袋除尘器）。喷吹压力＜0.1MPa，可以减轻对布袋的机械损伤，减少粉碎滤饼，从而避免了二次扬尘。同时可避免高压喷吹形成的因烟气冷凝而糊袋的“节流效应”；滤布采用PPS滤料+PTFE浸渍处理，可保证较高的过滤效率和较好的使用寿命；采用耐腐蚀笼骨架，可方便滤布的更换和滤布的固定；采用上进风设计，利用重力沉降，降低了除尘器入口粉尘浓度，大颗粒直接落入灰斗，减轻了除尘器的负荷。

　　（4）物料循环。简化了物料循环系统，只设置两条物料循环斜槽。斜槽与主系统可以隔离，方便维护。

　　（5）工艺系统控制软件包。新型干法脱硫技术配套的软件包，主要包含以下三个闭合回路的控制：清洁烟气再循环控制、吸收塔出口温度控制和床层压降控制。这三个回路相互独立，互不影响。通过这三个回路的准确控制，保证了高脱硫效率的实现。

　　1.3新型干法脱硫技术实际运行调研

　　1.3.1南方某钢铁厂烧结机脱硫除尘生产运行调研

　　（1）基本参数。入口烟气量，102×104m3/h（设计工况）；入口烟气温度，130℃;入口SO2浓度：5000mg/Nm3；合同要求SO2排放浓度：≤400mg/Nm3；合同要求粉尘排放浓度：≤30mg/Nm3；脱硫剂：生石灰。

　　（2）实际排放效果。入口烟气量，83.57×104m3/h；入口SO2浓度3753.15mg/Nm3；SO2排放浓度90.66mg/Nm3；粉尘排放浓度：24.14mg/Nm3；脱硫效率：97.58%。

　　1.3.2北方某钢铁厂烧结机脱硫除尘生产运行

　　（1）基本参数。入口烟气量：132×104m3/h（设计工况）；入口烟气温度：120℃~160℃;入口SO2浓度：≥3500mg/Nm3（经常运行区间为6000～7000mg/Nm3）；合同要求SO2排放浓度：≤400mg/Nm3；系统配置：两机（烧结机）一塔（脱硫塔）；脱硫剂：生石灰。

　　（2）实际排放效果。入口烟气量：118×104～133×104m3/h；入口SO2浓度：6168mg/Nm3～7000mg/Nm3；SO2排放浓度：40mg/Nm3～80mg/Nm3；粉尘排放浓度：7.7mg/Nm3～10.3mg/Nm3；脱硫效率：99%～99.1%。

　　1.4技术方案工程应用小结

　　通过以上论述可以看出，新型干法脱硫方法在技术上是可行的，能够满足本工程对于达标排放的要求。

　　2建设投资比较

　　本文据以采用的新型干法脱硫技术与石灰石-石膏湿法脱硫技术（以下简称“湿法技术”）的一次投资进行比较。2.1一次投资比较内容

　　炉内脱硫系统、炉后脱硫系统、烟气预收尘系统及烟气排放系统等。

　　2.2系统流程

　　2.2.1新型干法脱硫技术方案

　　炉内脱硫系统→静电预除尘器（一电场）→新型干法脱硫系统→引风机→烟囱。

　　说明：本工程脱硫系统采用单元制配置，即1炉（锅炉）1塔（脱硫塔）；炉内脱硫系统配置和湿法脱硫技术一致；烟囱不需要防腐；引风机参数：流量170770m3/h，总压升10.19kPa，电机功率800kW，电机电压10kV。数量：每台炉2台套，共6台套。

　　2.2.2湿法脱硫技术方案

　　炉内脱硫系统→电袋除尘器→引风机→湿法脱硫系统→烟囱。

　　说明：本工程脱硫系统采用单元制配置，即1炉（锅炉）1塔（脱硫塔）；炉内脱硫系统配置和新型干法脱硫技术一致；烟囱需做内防腐，暂按钛材防腐考虑；引风机参数：流量110000Nm3/h，总压升10.19kPa，电机功率900kW，电机电压10kV,数量：每台炉2台套，共6台套。

　　2.3系统一次投资主要设备比较

　　根据工程实例及设备厂家询价，湿法脱硫方案投资约9290（万元），新型干法脱硫方案投资约7440（万元）。采用新型干法脱硫技术比采用湿法技术可以节约投资约1850万元。
       3运行成本分析比较

　　3.1概述

　　新型干法脱硫技术采用生石灰（粒度≤0.5mm）作为脱硫剂，配套的炉内脱硫采用石灰石（粒度0mm～2mm）作为脱硫剂。

　　湿法脱硫技术采用石灰石（粒度0.075mm）作为脱硫剂，配套的炉内脱硫采用石灰石（粒度0mm～2mm）作为脱硫剂。

　　脱硫剂（石灰石、生石灰）均按外购合格品考虑，给出的价格均为方案论证时的到厂价。

　　由于炉内脱硫加入石灰石后将导致锅炉热效率降低，经过咨询多个厂家，认为经过炉内脱硫后锅炉热效率将下降约1%。故计算新型干法脱硫技术的运行成本时考虑了耗煤量的增加成本。（每台锅炉燃用校核煤种时耗煤量约为30t/h）。

　　以下计算条件建立在炉内脱硫效率70%（脱硫系统入口烟气SO2浓度3600mg/Nm3）、脱硫系统出口烟气SO2浓度≤200mg/Nm3的基础上。

　　3.2新型干法脱硫技术的年运行成本

　　根据建设方提供的物料单价，经过测算，本工程3台套脱硫系统（2用1备）的年运行费用为4827.2万元。

　　3.3湿法脱硫技术的年运行成本

　　根据建设方提供的物料单价，经过测算，本工程3台套脱硫系统（2用1备）的年运行费用为5755.6万元。

　　3.4运行成本分析小结

　　经过上述比较，采用新型干法脱硫系统比湿法系统年运行成本可节省928.4万元。

　　4结论和建议

　　通过以上资料和论述分析，在炉内脱硫70%效率的基础上，本工程项目选用新型干法脱硫技术方案达到烟气排放SO2浓度≤100mg/Nm3、含尘浓度≤30mg/Nm3的要求可行；从一次投资和运行成本的角度出发，新型干法脱硫技术均优于湿法脱硫技术；新型干法脱硫技术不会产生气溶胶二次污染的问题，且在锅炉烟气污染物汞的脱出方面更具优势；新型干法脱硫技术目前科技含量较高，对系统各专项技术配置和控制水平要求较高，国内掌握此项技术的供应商很少。针对本工程项目的规模和要求，在确立方案前，还需取得技术供应商技术保障相关文件的资料。