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一.概述
目前，幾乎所有的垃圾焚燒發電項目都在使用半干法脫硫技術。干法煙氣脫硫工藝簡單、無污水、污酸處理問題，能耗低、腐蝕性小，但脫硫效率不穩定、達不到設計效率、操作不穩定、容易貼壁堵塞、技術要求高等。
半干法脫硫技術的優點：因為最終的產物是干粉狀的，因此不存在廢水處理的問題；其次，增濕水或噴入的水霧是利用進入脫硫塔的煙氣顯熱蒸發的，所以不需要加熱；由于加入的脫硫劑都是堿性的，所以可以同時去除煙氣中的其他酸性氣體。半干法煙氣脫硫工藝的工藝特點是三相反應（即氣、液、固三相），最終產物為干粉狀，吸收劑中的水分使利用煙氣的顯熱最終蒸發掉。
二、半干法煙氣脫硫技術由來和使用中存在的問題
2.1旋轉噴霧干燥法脫硫（SDA）
旋轉噴霧干燥脫硫技術（SDA）最早由美國和丹麥的兩家公司于20世紀70年代聯合研制的。其工藝原理是石灰漿液通過高速旋轉的霧化裝置，霧化成細小霧滴，噴入吸收塔后，一方面與煙氣中的SO2發生化學反應生成固體灰渣，另一方面煙氣又將熱量傳遞給石灰漿使之不斷干燥，所以反應后的灰渣將以干態形式排出。此法的脫硫效率可達80%～85%，被譽為20世紀80年代的FGD技術。
2.2半干法煙氣脫硫在實際運行中易出現的問題
2.2.1貼壁板結
脫硫劑以溶液的形式噴入煙氣中，與SO2發生化學反應的同時，溶液水分全部蒸發。要想同時滿足高的脫硫效率和獲得干燥的產物，在實際操作中存在一定的困難。因為影響半干法煙氣脫硫效率的因素很多，而且彼此之間還相互影響，因此無法保證各操作參數穩定在一定的范圍內。這就勢必造成兩種不利影響，一是煙氣進入過多，脫硫效率降低；其次，脫硫劑噴入較多，就會產生貼壁板結，嚴重時，即會出現結塊，從而導致系統因堵塞而停運。
造成貼壁板結的非塔結構原因，主要有：進料速率、料液及氣體粘度、密度和料液的表面張力、霧化盤的葉片數、葉片高度等。但影響最大的還是霧化器轉速和漿液量。
2.2..2精準控制問題
半干法煙氣脫硫技術最大的特點是，脫硫反應是發生在霧狀液態中，而最終的產物卻是干燥的固態粉末狀，因此半干法脫硫技術對反應條件的控制水平要求較高。控制的最終要求是脫硫塔的出口產物是固態的，即要保證噴入反應塔內的石灰漿液中的水分在達到脫硫塔出口之前完全蒸發掉。而且整個脫硫過程的溫度條件是在接近絕熱飽和溫度進行的，高于或低于絕熱飽和溫度都會對脫硫效率產生很大的影響。這樣的要求，需要大量經驗的積累和不斷的摸索。
2.2.3影響因素眾多，操作復雜
半干法煙氣脫硫技術的影響因素較多，主要包括：停留時間、Ca/S摩爾比、近絕熱飽和溫度和溫度差、霧滴粒徑等。近年來，對半干法煙氣脫硫技術的研究多是集中在脫硫劑的選擇、設備的改造、石灰漿濃度、霧化器轉速等影響因素。
三、運行問題的集中研究與改造效果
霧化器是半干法煙氣凈化的關鍵設備，霧化效果直接影響脫酸劑的利用率及脫硫的效率。主要影響因素是石灰漿與煙氣接觸時的反應速度、時間和接觸面積，而影響霧化器產生液滴大小的因素有很多，如：霧化盤直徑、進料速率、料液及氣體粘度、密度和料液的表面張力、霧化盤的葉片數、葉片高度等。
為此，我們對霧化器進行了深入研究和試驗。經查閱有關資料，霧化器脫硫效率與液滴直徑有非常緊密的關系。其關系式可用公式表示：
?=（1-ek/D3m)
式中：K為由其他條件決定的常數
從中可以看出，當其他條件一定的情況下，液滴直徑是影響脫硫效率的關鍵因素。因此，在實際生產中適當調整霧化器運行狀態，使之產生大小合適的液滴，從而實現最經濟的脫硫效果，此時對應的霧化盤轉速就是最佳轉速，實際中也存在這樣一個最佳轉速。
實驗表明，轉速與液滴直徑有直接關聯，其粒徑影響反應比表面積和傳質過程。粒徑越小，比表面積就越大，有利于反應的充分進行，而粒徑大，吸收劑干燥慢，氣液反應時間就會相應延長，也有利于反應的進行。因此，粒徑對脫酸的傳質和化學反應的影響是相反的，存在一個合理的粒徑，使脫硫效率最高！
霧化器可以通過調節轉速而改變液滴直徑分布，粒徑受流量影響很小，與煙氣量無關，最佳轉速可通過實驗來確定。下圖是西格斯提供的霧化顆粒直徑與轉速的關系曲線：
以此為指導，我們在保證煙氣達標排放的基礎上，對不同轉速進行了實驗，最終確定了效率最高的霧化盤轉速。在此基礎上，針對運行過程中，經常出現的霧化盤頂部噴漿，噴嘴開裂、偶爾因結垢產生震動等問題，進行了研究，確定對原配的霧化盤進行了改進，將原直管更換為陶瓷材質，形狀改為喇叭管，表面噴涂了防粘灰涂層、漿液流動部位噴涂了耐磨層等。
西格斯霧化盤形式見下圖：
KS霧化盤改進型見下圖：
改進后，脫硫效率大幅度提升，到達了95%以上，石灰單耗明顯下降，比以前下降了50-60%。根據不同煙氣量和脫酸塔直徑重新優化設計的雙層噴嘴專利霧化盤，脫硫效率更是達到了98%。
四、反應塔灰的循環利用
由于眾多原因，目前運行的脫酸反應塔噸垃圾石灰均偏高約40%以上，飛灰中含有不低于30%的未反應Ca（OH）2，脫硫灰的循環利用可以提高脫硫劑的利用率，降低運行成本，同時還可以保證脫硫裝置以較低的鈣硫比，取得較高的脫硫效率。
飛灰循環利用工藝圖：
經實際運行測算，使用飛灰循環利用技術，可降低飛灰中Ca（OH）2含量30-50%，節約生產耗材效果明顯。
五、結論
（1）研究和生產實踐證明，半干法脫酸工藝技術，通過相關影響要素的整合優化，使運行工況達到設計技術條件，可以達到設計效率甚至高于設計的保證效率，實現極低排放和脫酸劑的消耗最省。
（2）影響脫酸效率的關鍵因素，應根據各自的生產情況，煙氣參數、石灰漿品質，選擇不同結構的霧化盤、霧化轉速、石灰漿供漿調節范圍及精度調整裝置，使運行工況接近設計條件，從而達到節省、高效。
（3）當半干法脫酸劑單耗遠高于設計值時，應及時分析其中的原因，通過調整恢復合理值。飛灰循環利用技術作為一項補救技術措施，可以充分利用未反應的石灰，實現生產耗材的充分利用，節約生產成本。
（4）目前，我國城市生活垃圾焚燒廠已達300多家，年焚燒處理能力達到7000萬噸，煙氣脫酸基本全部是半干法技術工藝，如果通過優化和改進，每噸垃圾降低1Kg脫酸劑，全國每年可節約7萬噸脫酸劑，經濟效益和社會效益顯著。
作者單位：中國光大國際環保能源濰坊有限公司
