晨晰环保：海绵纳米钙脱硫剂在焦化行业的应用

2020年我国焦化行业产量接近4.2亿吨，焦化烟气具有烟气量波动大、成分复杂、二氧化硫浓度波动大、各工序烟温差别大等特点。目前普遍采用的干法脱硫技术（简称SDS）是选用钠基脱硫剂碳酸氢钠为碱源脱硫技术，其在焦化行业应用占比接近四成。但随着装备数量增加，治理过程中产生的碳排放，每年超过30万吨钠基脱硫灰都是不容忽视的问题。在减污降碳，协同增效的大背景下，多地已经将钠基脱硫灰作为危废进行管理，使得处置成本增加，资源化难度进一步加大。焦化行业亟需一种适应焦化烟气特点，低碳高效，副产物可循环利用，投资与运营成本更低的新型脱硫材料。

01 技术简介

海绵纳米钙脱硫剂是北京晨晰环保工程有限公司（简称：晨晰环保）自主研发的一种新型干法脱硫剂。其主要成份为Ca(OH)₂和碱性工业固废，通过添加功能性复合助剂，利用COFs孔道限域生长的氢氧化钙等特殊工艺制备而成的海绵纳米钙。其颗粒尺寸在5~10nm范围内(图1)，相比于普通钙基脱硫剂和钠基干法脱硫剂具有比表面积大（BET）40m²/g（图2）、高活性、，高脱除效率（≥95%）、适应烟温范围大（20℃~350℃）建设投资少（可平替SDS脱硫）、碳排低、粉尘达标排放、副产物易于资源化等特点，可全面满足焦化生产中各工序的脱硫需求。

图1 BET40m²/g 氢氧化钙粒度分布

图2 BET40²/g扫描（SEM）电镜照片

02 工艺流程与技术经济性对比

海绵纳米钙随罐车正压输送至粉仓，随后经过一套稀相输送系统，随后被直接喷入焦炉的烟道内。海绵纳米钙干粉直接和烟气中的SO₂发生反应，烟气在烟道内停留时间2s左右，目的是让 Ca(OH)₂与烟道内烟气中的SO₂及其他酸性介质充分接触并发生化学反应，去除SO₂的同时还能够协同吸附烟气中的焦油、HF、HCl等成分，脱硫剂有效利用率达到90%以上。脱硫后的粉状颗粒产物随气流进入布袋除尘器收尘处理，粉状颗粒灰随烟气进入布袋除尘器，附着在布袋上的脱硫剂可进一步脱硫，至此脱硫反应才结束。主反应如下：

图3 主要脱硫工艺技术经济性对比

03 海绵纳米钙技术优势：

1. 采用高活性高比表面积钙基脱硫剂，直接喷射到烟道并与烟气充分混合，完成对烟气中酸性介质的吸附、吸收，脱硫效率高；

2. 采用干法脱硫工艺，反应过程无温降，利用原有布袋除尘器或新增布袋除尘器脱除固废，钙基固废不易吸潮，不腐蚀，不板结；

3. 与SDS对比，治理过程无CO₂产生，可实现25℃到350℃温度区间的高效脱硫，现场无需设置研磨系统，投资及运行成本低，可在现有SDS工艺中直接替代小苏打；

4.生产原料有一部分源于碱性工业固废，减少氢氧化钙用量的同时也从源头上减少了环境污染与碳排放，有效降低了生产成本；

5.废脱硫副产物主要成分硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等均属于一般固废，可资源化利用；

6. 装置设备数量少，布置灵活，投资低；采用罐车送料，系统全密闭，现场无扬尘；罗茨风机或压缩空气输送，动力消耗小。

04 市场前景

《焦化行业“十四五”发展规划纲要》提出了新时期污染治理技术要向集约高效、资源节约和环境友好转型。海绵纳米钙正是晨晰环保响应这一要求，针对焦化、钢铁、水泥等行业烟气特点自主研发的一种低碳脱硫剂，具有投资小（可平替SDS脱硫系统），配置灵活（间歇性，小烟气量、常温脱硫），脱除效率高，节能降碳，运营成本低，副产物易资源化等优势。海绵纳米钙脱硫剂目前已经在多个焦化、钢铁项目上成功应用，其规模化应用后将有助于解决钠基脱硫副产物处置难题，助力焦化、钢铁、水泥等高污染、高能耗行业的绿色高质量发展。

05 部分业绩