高比表面积氢氧化钙在脱硫技术中的应用

   近年来，干式烟气脱硫技术在中小型烟气脱硫系统中的应用不断增加，技术成熟，运行稳定。其中，以碳酸氢钠为碱源的SDS脱硫工艺路线由于脱硫效率高、脱硫剂来源广泛、项目实施难度低的优点，市场份额迅速扩大。

随着设备数量的增加，这条工艺路线的缺点开始出现，如何处理脱硫灰已成为一个新的环保问题。钠基脱硫灰是硫酸钠、亚硫酸钠和碳酸钠的混合物。它具有良好的水溶性，属于一般的固体废物，难以合规处理。权威统计，仅焦化行业生产多达30万吨，加上电厂锅炉、热高炉、玻璃炉、水泥窑等，钠基脱硫灰增加了一倍。部分企业租用空间堆放仓库，部分企业向合格的机构销售处理，每吨成本300-500元，增加了企业的负担。
2020年9月1日，新版的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》开始全面实施，增加了固体废物生产企业的相关责任，并澄清，违法行为将被严厉处罚。企业的压力急剧增加！
高活性、高比表面积的氢氧化钙具有多孔、高活性、好分散、高利用率、比表面积（BET）40m²/g以上，普通氢氧化钙的3-4倍，脱硫效率在95%以上；氢氧化钙比例高，达到0.2cm³烟气中的/g、盐酸和SO₂，快速完成吸附、吸附反应，利用率85%以上；高比表面氢氧化钙流动性好，使用中不易堵塞管道。20世纪80年代，欧洲、美洲、欧洲和日本在废电厂和火电厂脱硫中广泛应用高比表面氢氧化钙，成功地取代了小苏打，是目前国际公认的优秀干式脱硫产品。
2010年，在国内高活性氢氧化钙脱硫剂中，用于垃圾焚烧、玻璃窑和陶瓷窑烟气处理，开启国内高表面积钙脱硫剂应用，脱硫产品主要成分硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等一般固体废物，资源利用，但由于脱硫剂价格昂贵，使用不广泛。
黑龙江省龙威化工设计有限责任公司。云南鲁兰环保技术有限公司昆明分公司，在科技人员的努力下，经过几年的研究，成功开发出了高活性和高比表面积的氢氧化钙，比表面积（BET）达到45m²以上/g，并实现工业生产，并于2020年12月进入市场。本公司开发的YNLR脱硫装置已被不同用户试点和工业使用数个月，运行数据良好，成本低，用户满意。目前已成功应用于石灰窑废气净化、发电锅炉烟气净化、焦炉烟气净化等设备中。
石灰窑高比面氢氧化钙中YNLR脱硫技术的优势：
1.采用高活性、高比表面积的氢氧化钙脱硫剂，直接喷至烟道，与烟气充分混合，完成烟气中对酸性介质的吸附和吸收，脱硫效率高；
2.采用YNLR干法脱硫工艺，反应过程无温度降。采用原袋式过滤器或新袋式过滤器去除固体废物，钙基固体废物不易吸湿，无腐蚀或硬化。然而，在打小苏打后，飞灰有很强的排水力，不易固化，这限制了它在水泥和建筑工业中的再利用。
3.与SDS相比，脱硫的使用几乎没有温度限制，工作温度范围可为50℃-400℃，甚至超过1000℃，具有较强的脱硫效果。系统的设计和使用非常灵活（而小苏打脱硫需要一定的活化温度，低于一定的分解温度）。无需现场设置研磨系统，投资和运行成本低，可在现有的SDS工艺中直接替代小苏打；
4.脱硫副产品、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等的主要成分属于一般固体废物，可用作资源；
5.氢氧化钙设备数量少，布置灵活，投资低；罐车供电，系统全闭，无灰尘；罗斯风机或压缩空气输送，功耗低。

6.高比表面氢氧化钙，作为一种矿物产品，价格稳定，易于购买，而小苏打，作为一种化学产品，价格波动很大，不易签订长期供应合同，难以控制采购和使用成本。

7、高比表面氢氧化钙，与小苏打相比，去除HF（氢氟酸）和SA₃（三氧化硫）容量较强。

8、采用高比表面氢氧化钙脱硫净化无碳排放，小苏打去除1吨SO₂它还产生近1.4吨一氧化碳₂当时，对碳排放的控制非常糟糕。从长远来看，对碳峰和碳中和的影响非常大。

9、高比表面氢氧化钙不仅市场价格比小苏打低得多，理论使用仅占小苏打的44%。

⑴   Ca（OH) ₂+SO₂   =   CaSO₃+H₂O

       74.08+64.05 = 120.12+18.01

    1.156t   +1t

⑵   Ca（OH）₂+SO₂ +0.5O₂ = CaSO₄+H₂O

       74.08   +64.05+15.99 = 136.12+18.01

    1.156t   +1t   

⑶   2NaHCO3+SO₂   =   Na2SO₃+H2O+2CO₂

      2(83.99)+64.05=   126.02+18.01+87.98

   2.624t   1t                1.374t

⑷   2NaHCO₃+SO₂ +0.5O₂ = Na2SO₄+H₂O+ 2CO₂

    2(83.99)+64.05+15.99=136.12+18.01+87.98

   2.624t   1t              1.374t

氢氧化钙与碳酸氢钠（小苏打）的比较如下：

Ca（OH）₂:NaHCO₃=1.156t:2.624t=0.44058

≈44%

即从计算而得如下结果：

碳酸氢钠（小苏打），市场价按2500元/吨计，高比表氢氧化钙按1600元/吨计。

即同吨位下高比表氢氧化钙比小苏打节约为：

2500元﹣1600元=900元/吨；

脱硫效果相同情况下，脱硫剂用量（高比表氢氧化钙）也只是碳酸氢钠（小苏打）的44%。

即氢氧化钙费用为：0.44×1600元=704元

即脱除一吨二氧化硫用小苏打费用为：2.624t×2500元/t=6560元。

即脱除一吨二氧化硫用高比表氢氧化钙费用为：1.156t×1600元/t=1849.6元

即在脱硫效果相同时（脱除一吨二氧化硫），用氢氧化钙代替小苏打按脱硫剂（小苏打用量）吨价计算，可节省费用为：

6560元﹣1849.6元=4710.4元

另用小苏打（碳酸氢钠）脱除1吨二氧化硫，会反应产生1.374吨CO₂，还需交纳碳排放费用或进行碳收集，都会公司的经济效益产生不利的影响。

附1：高比表氢氧化钙产品质量化验单：

附2：高比表氢氧化钙晶体在100万倍电子显微镜下的照片

附3：用氢氧化钙脱硫工艺图。