干法半干法脱硫灰升温过程中二氧化硫的逸出规律
干法半干法脱硫灰的特性与综合利用研究
第21卷第5期电站系统工程V ol.21 No.5 2005年9月Power System Engineering Sep., 2005 文章编号：1005-006X(2005)05-0027-03干法半干法脱硫灰的特性与综合利用研究山东大学王文龙崔琳马春元董勇徐夕仁摘要：干法半干法脱硫灰由于成分复杂和高硫高钙的特点，给其综合利用造成了很多困难。
提出了用脱硫灰生产硫铝酸盐水泥的全新利用方式，它能完全利用脱硫灰中的游离CaO、CaCO3、Ca(OH)2和含硫矿物CaSO3与CaSO4，使其转化为水泥熟料矿物，如硫铝酸钙等，还能完全利用脱硫灰中的未燃尽碳，因而能达到物尽其用，是一种全新高效的利用方式。
关键词：脱硫灰；综合利用；硫铝酸盐水泥中图分类号：X705 文献标识码：AStudy on Properties and Comprehensive Utilization of Dry and Semi-Dry Desulfurization ResiduesWANG Wen-long, CUI Lin, MA Chun-yuan, et al.Abstract: Because of the complex compositions with high contents of sulfur and calcium, the dry and semi-dry desulfurization residues are all along hard to be utilized. A completely new utilization method for the desulfurization residues is put forward to produce sulfoaluminate cement. In this way, the disadvantage minerals in the desulfurization residues, such as free CaO, CaCO3, Ca(OH)2 as well as sulfur-containing minerals like CaSO3 and CaSO4, can all be completely utilized and transformed into minerals of sulfoaluminate cement clinker, such as calcium sulfoaluminate. In addition, the unburned carbon in the ashes can also be made good use of. Therefore, this new utilization method, which can exert maximum value of the defulforization residues, is a high efficiency way.Key words: FGD residues; comprehensive utilization; sulfoaluminate cement干法、半干法烟气脱硫工艺具有脱硫产物为干粉状和耗水率低的优点，很好地克服了湿法脱硫工艺的一些问题和不足，而且投资低、占地少，与机组配合特性良好，尤为适合我国的国情。
干法、半干法与湿法脱硫技术的性能比较分析
干法、半干法与湿法脱硫技术的性能比较分析概述:脱硫技术是用于去除燃烧尾气中二氧化硫（SO2）的一种方法。
干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫是常见的脱硫技术，它们在原理和性能方面有所不同。
本文将比较分析这三种脱硫技术的性能。
干法脱硫:干法脱硫是一种将固体吸附剂喷射到燃烧尾气中，通过吸附和反应去除SO2的方法。
其主要原理是固体吸附剂与气相中的SO2发生化学反应，将其转化为硫酸盐物质。
干法脱硫的优点是工艺简单，适用于高温燃烧尾气，但由于吸附剂的成本较高，脱硫效率相对较低。
半干法脱硫:半干法脱硫是干法脱硫和湿法脱硫的结合体，在固体吸附剂中添加一定比例的水分。
这种方法可以克服干法脱硫的脱硫效率低的问题，并能适用于不同尾气温度条件下的脱硫。
半干法脱硫相比于干法脱硫的优点是脱硫效率提高，同时工艺相对简单，但仍存在着固体湿度的控制问题。
湿法脱硫:湿法脱硫是通过喷射液态吸收剂，将燃烧尾气中的SO2吸收起来，形成硫酸盐溶液的方法。
这种方法可以达到较高的脱硫效率，适用于不同的燃烧尾气温度和湿度条件。
湿法脱硫的优点是脱硫效果好，可以将SO2的排放量降至很低水平，但同时也存在着液态吸收剂的消耗和废液处理的问题。
比较分析:在脱硫效率方面，湿法脱硫优于干法脱硫和半干法脱硫。
湿法脱硫可以达到90%以上的脱硫效果，而干法脱硫和半干法脱硫则在70%左右。
然而，湿法脱硫的成本相对较高，液态吸收剂的消耗和废液处理需要较大的投入。
在工艺简单性方面，干法脱硫是最简单的方法，其次是半干法脱硫，湿法脱硫的工艺相对复杂。
干法脱硫适用于高温尾气处理，半干法脱硫适用于不同温度条件下的处理，湿法脱硫适用于不同温度和湿度条件下的处理。
结论:根据对干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫的性能比较分析，可以得出以下结论：- 干法脱硫适用于高温燃烧尾气，工艺简单但脱硫效率相对较低。
- 半干法脱硫兼具干法脱硫和湿法脱硫的优点，脱硫效率较高且工艺相对简单。
- 湿法脱硫脱硫效率最高，但成本较高，液态吸收剂消耗和废液处理需要考虑。
半干法脱硫原理
半干法脱硫原理
半干法脱硫是一种常用的烟气脱硫技术，主要通过喷射干石灰粉末或半干石灰乳液来吸收烟气中的二氧化硫。
其基本原理是将石灰喷射到烟气中，石灰与二氧化硫发生化学反应形成石膏，将二氧化硫从烟气中去除。
半干法脱硫的主要过程包括喷射设备、石灰粉末输送系统和石膏排放系统等。
烟气经过除尘设备去除粉尘后，进入脱硫塔，同时喷射石灰粉末或半干石灰乳液。
石灰与二氧化硫反应生成石膏，石膏颗粒随石灰粉末一同沉积在脱硫塔底部的石膏池中。
经过脱硫后的烟气由脱硫塔顶部排出，排放到大气中。
半干法脱硫具有处理烟气中二氧化硫的效果好、适用于小颗粒煤粉燃烧、脱硫效率高等优点。
在半干法脱硫过程中，石灰粉末或半干石灰乳液通过喷射形成细小的液滴或粉末，增大了石灰颗粒与烟气接触的有效面积，提高了脱硫效率。
此外，脱硫过程中形成的石膏还可以作为一种有价值的资源，用于建筑材料、水泥生产等。
总之，半干法脱硫通过喷射石灰粉末或半干石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，从而实现了脱硫的效果。
该技术具有高效、适用范围广等特点，在工业生产中得到了广泛应用。
脱硫工作原理
脱硫工作原理
脱硫是一种用于去除燃烧过程中产生的二氧化硫（SO2）的工艺。
脱硫的主要目的是降低大气污染物排放，减少酸雨的形成和对环境的不良影响。
脱硫的工作原理主要有以下几种：
1. 干法脱硫：干法脱硫通过喷射干燥剂或固体吸收剂与燃烧产生的废气反应，使SO2转化为固体或液体化合物并被捕获。
常用的干法脱硫方法包括喷射干燥吸收剂法、旋风分离法和活性炭吸附法等。
2. 湿法脱硫：湿法脱硫基于溶液中气体的溶解度与气体的浓度成正比的原理。
在湿法脱硫过程中，将燃烧废气通入富含氧化剂和吸收剂的吸收塔，通过氧化还原反应将SO2转化为硫酸根离子（SO42-）等溶于吸收剂中。
主要的湿法脱硫方法有石灰石石膏法、海水法和氨法等。
3. 生物脱硫：生物脱硫是利用某些微生物的催化作用将SO2转化为含硫物质并沉淀下来。
生物脱硫的过程一般包括氧化阶段和还原阶段，其中氧化阶段由产酸细菌催化，还原阶段由产硫酸细菌催化。
生物脱硫技术具有对废气污染物去除效率高、处理后的产物易于处理等优点。
以上是几种常见的脱硫工作原理，具体的选择取决于燃烧设备的特点、废气成分和排放要求等因素。
干法、半干法和湿法脱硫技术的综合比较
干法、半干法和湿法脱硫技术的综合比较-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII干法、半干法与湿法脱硫技术的综合比较摘要：大气SO2污染状况日益严重，治理技术亟待解决，其中烟气脱硫技术是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。
比较成熟的烟气脱硫技术主要有湿法、干法、半干法烟气脱硫技术。
本文主要综述了脱除烟气中SO2的一些主要技术，包括干法、半干法、湿法烟气脱硫的原理、反应系统、技术比较以及它们的优缺点，其中湿法烟气脱硫应用最为广泛，干法、半干法烟气脱硫技术也有了较多的应用。
关键字：烟气脱硫，湿法，干法，半干法1 引言煤炭在我国的能源结构占主导地位的状况已持续了几十年，近年来随着石油天然气和水能开发量的增加，煤炭在能源结构中的比例有所减少，但其主导地位仍未改变，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长时间内不会改变，目前燃煤SO2排放量占SO2总排放量的90%以上，我国超过美国成为世界SO2排放第一大国。
烟气中的SO2是大气污染的主要成份，也是形成酸雨的主要物质。
酸雨不仅严重腐蚀建筑物和公共设施，而且毁坏大面积的森林和农作物。
如何经济有效地控制燃煤中SO2的排放是我国乃至世界能源和环保领域亟待解决的关键性问题。
从世界上烟气脱硫技术的发展来看主要经历了以下3个阶段：a)20世纪70年代，以石灰石湿法为代表第一代烟气脱硫。
b)20世纪80年代，以干法、半干法为代表的第二代烟气脱硫。
主要有喷雾干燥法、炉内喷钙加炉后增湿活化(LIFAC)、烟气循环流化床(CFB)、循环半干法脱硫工艺(NID)等。
这些脱硫技术基本上都采用钙基吸收剂，如石灰或消石灰等。
随着对工艺的不断改良和发展，设备可靠性提高，系统可用率达到97%，脱硫率一般为70%～95%，适合燃用中低硫煤的中小型锅炉。
c)20世纪90年代，以湿法、半干法和干法脱硫工艺同步发展的第三代烟气脱硫。
浅谈半干法脱硫技术问题及脱硫效率
浅谈半干法脱硫技术问题及脱硫效率半干法脱硫技术是一种将干法脱硫和湿法脱硫的优点结合在一起的高效脱硫技术。
相比于传统的湿法脱硫技术，半干法脱硫技术具有投资和运行成本低、脱硫效率高、废水处理量小等优点。
在实际应用中，半干法脱硫技术还存在一些问题，如脱硫效率不稳定、除硫副产物处理难题等。
本文着重从技术原理、问题分析及优化措施等方面进行讨论，以期为半干法脱硫技术的进一步发展和应用提供一些参考。
一、半干法脱硫技术原理半干法脱硫技术是将气态二氧化硫通过一个特殊的干法吸收剂（通常是石灰石或者石膏）进行吸收，形成硫酸钙或者硫酸钙镁等固体产物。
这一过程是在少量水蒸气的存在下进行的，因此称为“半干法”。
在脱硫过程中，通过合适的温湿条件，将硫酸钙或硫酸钙镁溶解成废水，再对废水进行处理，回收利用，实现资源的综合利用。
半干法脱硫技术的主要优点在于，一方面能够避免传统湿法脱硫过程中大量废水的产生，减轻了对环境的影响，由于脱硫产生的固体废物质量相对较小，更易于处理。
半干法脱硫技术还具有无需混合器、不易粘结、脱硫效率高等特点，使其在工业应用中具有很强竞争力。
二、半干法脱硫技术存在的问题和挑战尽管半干法脱硫技术有很多优点，但在实际应用中还是存在一些问题和挑战，需要引起重视。
脱硫效率不稳定和除硫副产物处理难题是最为突出的两个问题。
1. 脱硫效率不稳定半干法脱硫技术的脱硫效率受到影响的因素较多，包括进口烟气的温度、湿度、SO2浓度、吸收剂的性质和粒度等。
这些因素的变化都可能导致脱硫效率的波动，特别是在烟气条件较差的情况下，脱硫效率常常较低。
如何稳定提高半干法脱硫技术的脱硫效率成为了亟待解决的问题。
2. 除硫副产物处理难题在半干法脱硫技术中，除硫副产物是一种固体固化废物，处理问题一直受到人们的关注。
目前的处理方法主要是将硫酸钙或硫酸钙镁进行干态固化处理，然后再进行回收或综合利用。
由于硫酸钙或硫酸钙镁在干态下易形成结块，降低了其再利用的可能性，导致了一定的资源浪费。
循环流化床半干法脱硫原理
循环流化床半干法脱硫原理烟气循环流化床(CFB)干法脱硫工艺是在80年代中期开发的适用于燃煤电厂的一种干法脱硫工艺。
循环流化床烟气脱硫系统主要由以下系统组成：1) 吸收剂存储、干式消化和输送；2) 烟气雾化增湿调温；3) 脱硫剂与含湿烟气雾化颗粒充分接触混合；4) 二氧化硫吸收；5) 增湿活化；6) 灰循环；7) 废渣排除。
它以循环流化床为原理，通过物料在床内的内循环和高倍率的外循环，使得吸收剂与SO2间的传热传质交换强烈，吸收剂内的传质过程强烈，固体物料在床内的停留时间长达30—60分钟，且运行温度可降至露点附近，从而大大提高了吸收剂的利用率和脱硫率。
在较低的Ca/S比(Ca/S=1.1～1.3)情况下，脱硫率可与石灰石湿法工艺相媲美，即大于90%。
具体的循环流化床半干法脱硫原理（以毅腾环保为例）如下：从锅炉尾部排出的含硫烟气被引入循环流化床反应器喉部，在这里与水、脱硫剂和还具有反应活性的循环干燥副产物相混合，石灰以较大的表面积散布，并且在烟气的作用下贯穿整个反应器。
然后进入上部筒体，烟气中的飞灰和脱硫剂不断进行翻滚、掺混，一部分生石灰则在烟气的夹带下进入旋风分离器，分离捕捉下来的颗粒则通过返料器又被送回循环流化床内，生石灰通过输送装置进入反应塔中。
由于接触面积非常大，石灰和烟气中的SO2能够充分接触，在反应器中的干燥过程中，SO2被吸收中和。
在反应器内，消除二氧化硫的化学反应如下：SO2 + Ca(OH)2 + H2O = CaSO3+ 2H2O。
含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在随后的旋风分离器内分离并循环至反应器，由于固体物的循环部分还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的SO2反应，通过循环使石灰的利用率提高到最大。
半干法脱硫脱硝工作原理
半干法脱硫脱硝工作原理
半干法脱硫脱硝的工作原理如下：
1. 脱硫：烟气进入SDA塔，与细小的石灰浆液发生化学反应。
氢氧化钙粉颗粒与H2O、SO2、H2SO3反应生成干粉产物。
反应分为气相、液相和固相三种状态反应，具体反应步骤及方程式如下：
SO2被液滴吸收：SO2(气)+H2O→H2SO3(液)
吸收的SO2同溶液的吸收剂消石灰粉反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O；
Ca(OH)2(固)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O
2. 脱硝：未处理的烟气进入脱硝塔，在催化剂的作用下，NOX被NH3还原为N2，同时放出H2O。
具体反应式为：6NO+4NH3=3N2+6H2O。
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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
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。
24
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
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。
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
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
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@；* 通讯作者，（电子 信箱）celshi@。
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
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
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
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)，
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
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
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
烧 时 间 分 别 为 ：1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