高比表氢氧化钙在非电行业烟气脱硫的解决方案

朱华东，高级工程师，专业从事烟气治理行业34年，曾经主持或参加的项目，先后获得国家创新基金项目1项，天津市科技成果一等奖1项，天津市及省部级科技成果二等奖3项，三等奖15项。2022年自主研发建设的6万吨/年高比表氢氧化钙生产线，已稳定运行3年，产品性能指标行业领先。

高比表氢氧化钙在非电行业烟气脱硫的解决方案

天津汇能朗天环保设备有限公司

朱华东

一、背景与行业变革

在 “双碳” 目标稳步推进的大背景下，非电行业，诸如钢铁、焦化、垃圾焚烧等领域，对于烟气治理的需求呈现出爆发式增长。

传统湿法脱硫因占地大、投资高、系统复杂，以及“脱白”要求造成极高的运行成本，逐渐失去市场。而近几年应用较多且技术成熟的钠基干法脱硫技术，却深陷两大困境之中，其一，钠基脱硫灰具有极强的水溶性，这导致其处置成本急剧攀升，在部分地区甚至被列为危险废物；其二，小苏打作为该技术的关键原料，其价格极易受到国际市场波动的影响，稳定性极差。与此同时，我国每年都会产生高达数千万吨的工业副产石灰资源，然而这些资源大多未能得到高效利用，处于闲置浪费状态。

正是在这样的复杂背景之下，高比表氢氧化钙凭借其突出的环保特性与显著的经济优势，犹如一颗璀璨新星，成为推动非电行业脱硫技术升级的关键突破口，为行业发展带来了新的曙光。

二、高比表氢氧化钙技术突破

2.1高比表氢氧化钙介绍

高比表氢氧化钙，是生石灰经由特殊工艺制备而成的钙基新材料，属于无机化合物的范畴，外观呈现为白色粉末或者微粒状。

与普通氢氧化钙（其 BET 比表面积大约为 10m²/g）截然不同的是，高比表氢氧化钙借助纳米晶重组与多孔结构调控技术，成功将比表面积大幅提升至 40 - 80m²/g，并且构建出了极为丰富的介孔 - 大孔层级结构（品质上乘的产品，其吸附总体积能够达到 0.2cm³/g 以上）。

高比表氢氧化钙技术参数如下：

2.1、高比表氢氧化钙特性

高比表氢氧化钙所具备的 “分子海绵” 特性，实现了三大性能的显著跃升：

（1）反应动力学优化：其微孔结构能够极大地加速 SO₂的扩散速度，介孔则为化学反应提供了充足的界面，而大孔能够有效地存储反应产物，从而巧妙地避免了孔道堵塞的问题（其孔容能够达到 0.2cm³/g 以上，这是普通氢氧化钙望尘莫及的）。

（2）抗衰减设计：通过先进的表面羟基稳定化处理技术，使得高比表氢氧化钙在 90 天内的活性衰减率小于 5%，成功攻克了钙基脱硫剂容易失活的行业难题。

（3）智能适配工艺：能够依据烟气的具体组分情况（例如 Cl⁻/SO₂的比例）灵活定制孔结构参数，从而在焦炉烟气（含有焦油等复杂成分）、垃圾发电（多 HCl）以及玻璃窑炉（高 SO₂）等各类复杂工况场景中，始终保持高于 95% 的脱硫效率。

三、创新的高效便捷脱硫工艺 

3.1 HNPS 钙基干法脱硫工艺流程

基于高比表氢氧化钙卓越的技术性能，天津汇能研发团队成功开发出了 HNPS 钙基干法脱硫工艺。其工艺流程图如下：

其工作过程是，超细的高比表氢氧化钙粉剂借助气流输送的方式，直接喷射至烟道内部，随即迅速在烟气中弥散开来，能够高效地吸附、吸收烟气中的 F⁻、Cl⁻、SO₂以及 SO₃等酸性介质，实现初步脱硫；紧接着，烟气进入布袋除尘器，在这里继续进行脱硫反应。完成脱硫后的烟气则通过引风机直接排放到大气之中。

3.2  HNPS 钙基干法脱硫特点

该系统具备工艺流程简洁明了、全闭式操作、环境友好度高以及投资成本低等诸多显著特点，带来了一系列系统性变革：

（1）设备精简：由于高比表氢氧化钙粒径极小（这是由其独特工艺所造就的），可以直接通过气力喷射的方式送至脱硫系统，无需像传统SDS工艺那样配备小苏打研磨系统，从而使得投资成本降低了40%。

（2）能源革命：该工艺的反应温度范围极为宽泛，从常温到 400℃均可正常运行，无需像钠基工艺那样必须维持在 140 - 250℃的特定温度窗口，这不仅大幅减少了低温环境的能源消耗，同时也改善了高温环境下不适的工作条件。

（3）固废增值：脱硫产生的副产物，主要为 CaSO₄/CaCO₃/Ca (OH)₂的混合物，具有极高的资源化利用价值。这些副产物可以作为铺路建材、用于水泥熟料加工，或者直接作为湿法脱硫剂进行销售，真正实现了负成本脱硫，变废为宝。

四、非电行业烟气脱硫的颠覆性应用

自2021年始，高比表氢氧化钙应用迅速发展，目前已经在焦炉推焦地面站、干熄焦环境除尘、焦炉烟道气、钢铁加热炉、热风炉、电站锅炉、垃圾焚烧、耐火材料以及工业硅等众多工业窑炉领域广泛应用，并且均成功实现了超低排放。

以河北X钢铁公司265T/h电站锅炉为例，其设计及运行参数如下：

因原有小苏打工艺生成的脱硫灰难以处置，采用 HNPS 干法脱硫系统进行改造，改造后取得了显著成效：

（1）每年脱硫剂耗量2700吨，与钠基工艺基本持平，直接成本减少54万元；停止磨机运行，每年减少动力消耗和维修费用50余万元；

（2）每年减少固废产生量高达 3300吨，环保处置成本节约超过100 万元；

（3）脱硫副产物用于公司燃煤锅炉炉内脱硫，能够抵消30万的运行成本。

五、技术突破及融合创新研究

5.1当前技术迭代突破 

（1）在制备工艺上取得重大突破，成功构建出极为丰富的介孔 - 大孔层级结构，孔容能够达到 0.25cm³/g 以上，这使得高比表氢氧化钙的吸附性能得到极大提升，在实际应用中，能够以 1:1 的重量比替代小苏打。

（2）实现了根据烟气成分（如 Cl⁻/SO₂比例），以及烟气条件（如温度、湿度）精准定制孔结构参数的技术突破，在特定的烟气条件下，能够始终保持高于 95% 的脱硫效率。

（3）成功实现与传统工艺的嫁接组合，有效解决了超低排放难题。例如在垃圾焚烧、钢铁烧结等项目中，当传统在用工艺无法满足超低排放要求时，通过增加高活性钙基脱硫剂干粉脱硫组合，从技术层面成功实现了超低排放目标。

5.2 进一步融合创新的研究

（1）深入开展通过表面改性、催化处理等措施，协同治理烟气中的 NOx、CO 等污染物的研究，进一步拓展高比表氢氧化钙在烟气综合治理方面的应用潜力。

（2）致力于开发专用脱硫设备，通过优化设备设计与工艺参数，降低烟气脱硫过程中的 Ca:S 比，从而提高脱硫剂的利用率，降低生产成本。

（3）积极探索开发特种产品，不断拓展高比表氢氧化钙的应用领域，满足不同行业的多样化需求。

六、产业生态展望

近年来，随着高比表氢氧化钙技术的持续创新与突破，其应用范围正不断拓展，从传统工业领域逐渐向新兴产业领域延伸，如油脂、塑料、保温等领域，展现出了强大的生命力与广阔的发展前景。 

在环保领域，尤为引人瞩目的是，钙基脱硫产业链正加速构建起 “烟气治理 - 固废再生 - 建材应用” 的闭环发展模式，真正实现了资源的循环利用与可持续发展。

据行业权威机构预测，到 2030 年，我国高比表氢氧化钙的应用量有望突破 400 万吨 / 年，这将有力地撬动非电行业数亿级脱硫市场的转型升级，为相关产业带来全新的发展契机与强劲的增长动力。

作者简介：朱华东，高级工程师，专业从事烟气治理行业34年，曾经主持或参加的项目，先后获得国家创新基金项目1项，天津市科技成果一等奖1项，天津市及省部级科技成果二等奖3项，三等奖15项。2022年自主研发建设的6万吨/年高比表氢氧化钙生产线，已稳定运行3年，产品性能指标行业领先。