中国经(jing)济的快(kuai)速(su)发(fa)展带来了较(jiao)为(wei)严重的大气污(wu)(wu)染，保护(hu)环(huan)境(jing)和绿色发(fa)展越来越被(bei)重视。由(you)相关监测(ce)数据可(ke)知，煤烟对(dui)中国大气的污(wu)(wu)染程度大。煤烟型污(wu)(wu)染中的酸(suan)雨及粉尘(chen)给(ji)大气造(zao)成严重危害(hai)。其中，酸(suan)雨即为(wei) SO2 燃煤污(wu)(wu)染，可(ke)通过石灰石-石膏脱硫(liu)湿(shi)法烟气喷(pen)淋塔来解决电厂燃煤尾气的脱硫(liu)问题。可(ke)到目前为(wei)止，
学(xue)术界对塔(ta)内 SO2 反应(ying)吸收的三(san)维数理模型(xing)还未达(da)成(cheng)共识。此外，近(jin)些年中(zhong)国对雾霾(mai)造成(cheng)的颗粒(li)物吸入污(wu)染非常重(zhong)视，随着对 WFGD （湿法烟气脱(tuo)硫） 的不(bu)断应(ying)用，脱(tuo)硫吸收塔(ta)颗粒(li)吸入物处理及脱(tuo)硫的废水治理排放研究引起人们(men)的关(guan)注。因此，研究燃煤电(dian)厂脱(tuo)硫吸收塔(ta)的脱(tuo)硫优化具有重(zhong)大意义(yi)。

1 、燃煤(mei)电(dian)厂产(chan)生烟气与脱硫(liu)废水的危害

1.1 硫氧化物与颗粒物排(pai)放危(wei)害
煤炭是中国社会发展和经济建设的主要能源。据统计，中国消耗煤炭比例大的是电力能源消耗。据中国电企联合会公布的数据可知，中国 2014 年火电总发电量是 4.17×1012 kW·h，在全国总发电量中占比74.4%。如果中国不改变原能源结构，未来中国煤炭能源在全国总发电能源中占比仍将高于 60%[1]。煤炭含有可燃硫，经燃烧产生 SO2 等硫氧化物，并同烟气一起排入大气。该气体为中等刺激性无色气体，对大气污染较为严重。大气污染物中可吸入的颗粒物 （PM1）0 ，特别是细小的颗粒物 （PM2.）5 ，因粒径较小，容易吸附空气中的有害、有毒物质，比如病毒和细菌、污染性有机粒子、气态酸性氧化物、重金属微粒等。这些有害、有毒的气体及颗粒物可进入人体的呼吸系统，之后在肺部沉积，或进入人体血液，对人体黏膜及肺泡造成伤害，容易引起人体肺组织纤维化，形成肺心病，可使哮喘病人病情加重，还会使一些人患上支气管、鼻咽等慢性疾病，严重者会危及性命，给人们的身体健康造成严重损害，尤其对小孩、老人及其他抵抗能力较弱的群体危害(hai)更大。

1.2 脱硫废水排放危害
喷淋塔脱硫法具有适应煤种广、脱硫过程稳定、脱硫效率高等特点。喷淋塔近年已成为 WFGD 吸收塔主要的塔型。循环浆在吸收 SO2 的同时，也吸收石灰石、烟气里的氯化物，终造成浆液里 Cl- 含量不断增高。浆液中Cl- 含量的不断增高会产生许多危害，例如浆液中的 Cl-将阻碍石灰石溶解，浆液 pH 值会因此降低，影响 SO2 的吸收，容易产生 CaSO4 垢，使金属腐蚀加快等。并且 Cl-含量的增高会影响电厂脱硫过程生产石膏的质量。

2 、燃煤电厂脱硫废水(shui)处理现状
因为脱硫废(fei)水中含(han)有(you)大量重(zhong)金属污染物，所以脱硫废(fei)水的处(chu)理十分重(zhong)要(yao)。目前燃煤电厂脱硫废(fei)水处(chu)理常用技术(shu)有(you)以下两种(zhong)：
a) 灰水处理(li)技术。

对于使(shi)用(yong)水(shui)力除(chu)灰(hui)(hui)(hui)的电(dian)厂，要把排出的脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)混入除(chu)灰(hui)(hui)(hui)水(shui)力系统(tong)，达到水(shui)力除(chu)灰(hui)(hui)(hui)的作用(yong)。这一方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)是(shi)脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)处理为(wei)经济(ji)的方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)。脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)一般为(wei)弱(ruo)酸性(xing)液体，而灰(hui)(hui)(hui)水(shui)显碱性(xing)，将(jiang)灰(hui)(hui)(hui)水(shui)与脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)混合(he)在一起，会对脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)起到中(zhong)和作用(yong)。并且，脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)相对灰(hui)(hui)(hui)水(shui)很(hen)少，因(yin)此(ci)灰(hui)(hui)(hui)水(shui)的排出成分受脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)影响(xiang)较小。但该方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)只(zhi)适(shi)用(yong)于燃(ran)煤(mei)电(dian)厂采(cai)用(yong)水(shui)力除(chu)灰(hui)(hui)(hui)系统(tong)，而当前(qian)多数燃(ran)煤(mei)电(dian)厂使(shi)用(yong)气力除(chu)灰(hui)(hui)(hui)，因(yin)此(ci)该方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)的利(li)用(yong)率并不高。脱(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)废(fei)(fei)(fei)水(shui)也可使(shi)用(yong)湿(shi)化(hua)法(fa)(fa)除(chu)灰(hui)(hui)(hui)，在灰(hui)(hui)(hui)运输过程(cheng)中(zhong)，为(wei)减少扬尘(chen)及(ji)方(fang)(fang)(fang)便装填(tian)、压实(shi)飞(fei)灰(hui)(hui)(hui)，要对飞(fei)灰(hui)(hui)(hui)湿(shi)化(hua)。该方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)虽然(ran)简单，但是(shi)不能从根本上解(jie)决污(wu)染(ran)，并且容易发生二(er)次污(wu)染(ran)，因(yin)此(ci)很(hen)少被使(shi)用(yong)[2]。

b) 化学物理处理技术。

化(hua)学(xue)物理(li)(li)处(chu)(chu)理(li)(li)技术(shu)是当前常用的(de)(de)处(chu)(chu)理(li)(li)脱(tuo)硫废(fei)水的(de)(de)方法(fa)。该技术(shu)的(de)(de)主要(yao)工(gong)艺为中(zhong)(zhong)和(he)(he)处(chu)(chu)理(li)(li)、沉(chen)淀(dian)处(chu)(chu)理(li)(li)、絮凝处(chu)(chu)理(li)(li)、澄清处(chu)(chu)理(li)(li)等。中(zhong)(zhong)和(he)(he)处(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)艺中(zhong)(zhong)，要(yao)向(xiang)废(fei)脱(tuo)硫水中(zhong)(zhong)添加(jia)一(yi)定量的(de)(de)石灰乳剂(ji)，将 pH 值提高到 9.0～9.5。在中(zhong)(zhong)和(he)(he)处(chu)(chu)理(li)(li)中(zhong)(zhong)，大多数(shu)重金属会反应(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)氢(qing)化(hua)物的(de)(de)沉(chen)积物，其(qi)中(zhong)(zhong)石灰乳 Ca2+ 将和(he)(he)废(fei)水中(zhong)(zhong)的(de)(de) F- 产(chan)生(sheng)(sheng)反应(ying)，生(sheng)(sheng)成(cheng) CaF2 沉(chen)积物，从而(er)达到降低F- 的(de)(de)目的(de)(de)。沉(chen)降处(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)艺中(zhong)(zhong)，要(yao)加(jia)入 TMT-15 或 Na2S硫化(hua)物与废(fei)水中(zhong)(zhong)的(de)(de) Cd2+ 和(he)(he) Hg2+ 进(jin)行反应(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)沉(chen)淀(dian)物。
絮凝处理工艺中，要加入 Fe3+，Cl- 及 SO42- 絮凝剂，从而使悬浮颗(ke)粒及胶体(ti)颗(ke)粒出现絮(xu)凝(ning)沉(chen)淀，在絮(xu)凝(ning)箱(xiang)出口加入混凝(ning)溶(rong)剂，进(jin)而实现进(jin)一步的絮(xu)凝(ning)。澄清处理工(gong)(gong)艺(yi)中，沉(chen)淀物由于(yu)重(zhong)力作用沉(chen)于(yu)池底形成污泥(ni)，箱(xiang)体(ti)上部形成的清水(shui)(shui)溢流到清水(shui)(shui)箱(xiang)，在清水(shui)(shui)箱(xiang)安装(zhuang) pH 值及浊(zhuo)度检测(ce)设(she)备(bei)，当检测(ce)不(bu)合(he)格时，系统(tong)会重(zhong)复上述工(gong)(gong)艺(yi)，直(zhi)至(zhi)检测(ce)结果合(he)格[3]。

3 、脱硫(liu)吸收塔(ta)的脱硫(liu)优化
3.1 反应区容积的优(you)化
喷淋反应区(qu)容积(ji)对脱硫效果(guo)的影响有流场扰(rao)动及液滴(di)运(yun)动两方面。

a) 喷(pen)(pen)淋(lin)层越高(gao)(gao)，其反应(ying)(ying)容(rong)积(ji)(ji)(ji)就越大(da)(da)，喷(pen)(pen)淋(lin)的(de)(de)浆(jiang)液下(xia)降时(shi)对流(liu)场(chang)产(chan)生(sheng)的(de)(de)扰动与高(gao)(gao)层相比变(bian)小，流(liu)场(chang)分(fen)布均匀，使得(de)脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)(xiao)果得(de)以提(ti)高(gao)(gao)。b) 当喷(pen)(pen)淋(lin)的(de)(de)浆(jiang)液流(liu)动一定距(ju)离(li)，喷(pen)(pen)雾速(su)度(du)会变(bian)低(di)，这(zhei)时(shi)烟(yan)气和浆(jiang)液显现为(wei)自由落体运动，此时(shi)受烟(yan)气的(de)(de)流(liu)动影(ying)响变(bian)大(da)(da)，容(rong)易因(yin)烟(yan)气的(de)(de)携带碰壁形(xing)成漩涡，这(zhei)说明喷(pen)(pen)淋(lin)容(rong)积(ji)(ji)(ji)过高(gao)(gao)会造成浆(jiang)液利用(yong)率(lv)降低(di)，降低(di) SO2 吸收效(xiao)(xiao)果。当喷(pen)(pen)淋(lin)高(gao)(gao)度(du)从 0 m 逐渐增(zeng)高(gao)(gao)至(zhi) 10 m，其脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)(xiao)果会出(chu)现先增(zeng)后降的(de)(de)情况，从 96.8%降到 95.4%，相差 1.4%。综(zong)上分(fen)析，脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)(xiao)果大(da)(da)于 59%时(shi)，加大(da)(da)喷(pen)(pen)淋(lin)高(gao)(gao)度(du)、提(ti)高(gao)(gao)喷(pen)(pen)淋(lin)反应(ying)(ying)区容(rong)积(ji)(ji)(ji)对脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)(xiao)果影(ying)响不(bu)大(da)(da)。因(yin)此，不(bu)是喷(pen)(pen)淋(lin)的(de)(de)高(gao)(gao)度(du)及(ji)反应(ying)(ying)区容(rong)积(ji)(ji)(ji)越大(da)(da)越好，要依据实(shi)(shi)际工程确定喷(pen)(pen)淋(lin)高(gao)(gao)度(du)与反应(ying)(ying)区容(rong)积(ji)(ji)(ji)，实(shi)(shi)现反应(ying)(ying)区容(rong)积(ji)(ji)(ji)与脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)(xiao)果的(de)(de)佳组合。
喷淋反应区容积与脱硫(liu)率的关系如图 1 所示(shi)。

3.2 喷淋速度的优化
喷淋速度对脱硫吸收塔脱硫效果及流场会产生很大的影响。由于液滴喷雾速度快，液滴喷淋会对烟气产生较强的扰动力，烟气流动阻力会加大，烟气流动速度会减慢，一部分烟气会在液滴作用下发生流向的改变，并且高速液滴的喷淋会防止烟气在脱硫吸收塔塔壁形成漩涡，会使塔内烟气的流动更均匀。随着喷淋速度加快，脱硫率先增高后降低，喷淋速度在 9 m/s
时脱硫效果好。其主要原因是，喷淋速度接近 9 m/s时，流场更加均匀，浆液喷淋利用率得到提高，脱硫效果进而也得到提高。当喷淋速度超过 9 m/s 时，喷淋速度加快会导致浆液滞留的时间缩短，造成脱硫吸收塔持液量降低，终致使脱硫率降低。
依据实际经验，烟气和脱硫剂接触时间越长，其脱硫效果就越好，可是喷淋的速度太慢，会造成烟气携带大量浆液；喷淋的速度太快，会造成浆液与烟气接触的时间太短，导致脱硫效果降低。因此，应将喷淋的速度优化在 9 m/s 为佳。

3.3 脱硫吸收塔的喷嘴优化
脱硫吸收塔中所使用喷嘴的类型会决定喷浆分布的形式，从而会影响脱硫吸收塔里的流场和脱硫效果。
为了更好地了解各类喷嘴对流场和脱硫效果产生的影响，对各种喷嘴进行试验研究，获得如表 1 所示的数据。

表 1 为同等条件下不同喷嘴的不同脱硫效果。从表 1 中不难看出，在更换实心喷嘴后，脱硫效果整体明显下降，通过对比可知，空心喷嘴比实心喷嘴的脱硫率要高得多，而喷嘴部分呈空心和部分实心结构时，其脱硫率高。这主要是由于实心喷嘴是向下单向的，
浆液停留时间比空心的短，造成脱硫率下降，其脱硫率变化的范围可达 1.49%左右。在脱硫吸收塔中要使用部分空心和部分实心结构的喷嘴。

4 、结(jie)语(yu)
以脱(tuo)硫(liu)(liu)吸(xi)收塔实际脱(tuo)硫(liu)(liu)优化的过程作为研(yan)究对象，从脱(tuo)硫(liu)(liu)现状、脱(tuo)硫(liu)(liu)优化的机理(li)等(deng)方面(mian)进行分析(xi)研(yan)究。
通过对脱(tuo)(tuo)硫优(you)化的探索研究(jiu)，达到提高燃(ran)煤(mei)(mei)电厂(chang)(chang)脱(tuo)(tuo)硫效(xiao)率、降低电厂(chang)(chang)运营(ying)成本的目的，满足电厂(chang)(chang)运营(ying)环保的要求。因此(ci)，燃(ran)煤(mei)(mei)电厂(chang)(chang)开展(zhan)脱(tuo)(tuo)硫吸收塔脱(tuo)(tuo)硫优(you)化的研究(jiu)，对深入(ru)研究(jiu)脱(tuo)(tuo)硫机(ji)理及(ji)指导电厂(chang)(chang)烟气(qi)处理具(ju)有深远的意(yi)义。