熟石灰（Ca(OH)₂）在煙氣脫硫（FGD SO₂）與酸性尾氣（HCl、HF）噴淋吸收塔中的工程設計

隨著越南國家工業大氣汙染物排放標準（QCVN 19:2024/BTNMT 與 QCVN 30:2012/BTNMT 工業鍋爐及危險廢物焚燒煙氣標準）全面收緊，燃煤/生物質熱電聯產鍋爐、醫療與工業固廢焚燒爐、磚瓦玻璃窯爐、再生鋁/鉛冶煉廠以及鋼鐵酸洗車間，均面臨嚴苛的二氧化硫（SO₂）、氯化氫（HCl）、氟化氫（HF）及三氧化硫（SO₃）酸霧達標排放壓力。

在眾多脫酸吸收劑中，工業級高活性氫氧化鈣（熟石灰 / 消石灰 Ca(OH)₂）憑藉極高的反應速率、極低的吸收塔裝置投資（CAPEX）以及幹法/半乾法/溼法全工藝適配性，成為工業煙氣淨化（Flue Gas Desulfurization & Acid Gas Scrubbing）的支柱藥劑。**Loc Thien Chemical（祿天化工）**為您系統解析熟石灰煙氣脫酸化學機理、三大主流塔型設計引數及防結垢執行準則。

1. 熟石灰（Ca(OH)₂）吸收 SO₂、HCl、HF 尾氣的多相化學反應機理

在煙氣淨化塔內，氣相酸性分子經歷氣膜擴散、液膜溶解電離及與 Ca(OH)₂ 固液介面中和結晶三個連續步驟：

1.1. 脫除二氧化硫（SO₂）與三氧化硫（SO₃）反應方程

1. 主吸收中和反應（生成半水亞硫酸鈣）：
   • SO₂ (g) + Ca(OH)₂ (aq/s) → CaSO₃·½H₂O↓ + ½H₂O (ΔH = -109 kJ/mol)
2. 微酸性環境下重亞硫酸鹽溶解促吸反應（pH 5.2–6.0）：
   • CaSO₃ + SO₂ + H₂O → Ca(HSO₃)₂ (高水溶性，加速液相傳質)
   • Ca(HSO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaSO₃·½H₂O↓ + H₂O
3. 塔底曝氣池強制催化氧化反應（生成二水石膏副產物）：
   • 2CaSO₃·½H₂O + O₂ + 3H₂O → 2CaSO₄·2H₂O↓ (二水硫酸鈣石膏)
4. 三氧化硫（硫酸酸霧 SO₃）瞬時捕集：
   • SO₃ + Ca(OH)₂ + H₂O → CaSO₄·2H₂O↓

1.2. 脫除氯化氫（HCl）與氟化氫（HF）反應方程

在垃圾焚燒（PVC 塑膠燃燒產生大量 HCl）及玻璃、陶瓷、電解鋁、磷肥尾氣（含高毒 HF）中，強酸 HCl 與 HF 的離解常數遠大於 SO₂，會優先與 Ca(OH)₂ 發生不可逆瞬時中和：

• 脫氯反應： 2HCl (g) + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O
• 脫氟反應： 2HF (g) + Ca(OH)₂ → CaF₂↓ (螢石沉澱) + 2H₂O

2. 三大主流熟石灰煙氣脫酸工藝（溼法 vs 半乾法 SDA vs 幹法 DSI）引數對比

3. 煙氣脫硫脫酸藥劑消耗量（Dosing Rate）標準計算公式與例項

3.1. 理論與工程實際耗藥量計算公式

設鍋爐或窯爐幹基標態煙氣流量為 Q_gas（Nm³/h），入口汙染物濃度為 C_in（mg/Nm³），目標出口排放濃度為 C_out（mg/Nm³），工藝設定鈣硫（或鈣酸）當量摩爾比為 SR（Stoichiometric Ratio），商品熟石灰 Ca(OH)₂ 的有效純度為 P（% w/w，通常 P = 90%）：

1. 每小時需脫除的酸性氣體質量 M_removed（kg/h）：
   • M_removed (kg/h) = Q_gas × (C_in - C_out) × 10⁻⁶
2. 每脫除 1.00 kg 酸性氣體的理論純 Ca(OH)₂ 係數（K_stoich）：
   • 脫除 SO₂（64.06 g/mol）：K_SO2 = 74.09 ÷ 64.06 = 1.157 kg Ca(OH)₂ / kg SO₂
   • 脫除 HCl（2 × 36.46 = 72.92 g）：K_HCl = 74.09 ÷ 72.92 = 1.016 kg Ca(OH)₂ / kg HCl
   • 脫除 HF（2 × 20.01 = 40.02 g）：K_HF = 74.09 ÷ 40.02 = 1.851 kg Ca(OH)₂ / kg HF
3. 每小時工業熟石灰商品投加量 G_lime（kg/h）：
   • G_lime (kg/h) = (M_removed × K_stoich × SR) ÷ P

3.2. 技術計算示例（50,000 Nm³/h 工業燃煤/生物質混燒鍋爐溼法脫硫塔）

• 設計工況引數： 標態煙氣量 Q_gas = 50,000 Nm³/h；入口 SO₂ 濃度 C_in = 1,800 mg/Nm³；要求出口 C_out ≤ 150 mg/Nm³（去除率 91.7%）；採用溼法空塔噴淋工藝（SR = 1.05）；使用祿天化工 90% 工業熟石灰粉（P = 0.90）。
• 步驟 1（計算每小時脫硫量）：
  • M_SO2 = 50,000 × (1,800 - 150) × 10⁻⁶ = 82.50 kg SO₂ / h
• 步驟 2（計算 90% 熟石灰粉小時耗量）：
  • G_lime = (82.50 × 1.157 × 1.05) ÷ 0.90 = 111.36 kg/h（即每天 24 小時連續執行約消耗 **2.67 噸**熟石灰粉）。
• 步驟 3（折算 10% w/w 石灰乳供漿泵流量，SG = 1.073 kg/L）：
  • Q_slurry = (111.36 ÷ 10%) ÷ 1.073 = 1,037.8 L/h（約 1.04 m³/h）。

4. 溼法脫硫塔防止石膏與亞硫酸鈣結垢堵塞（Scaling Control）四大執行鐵律

許多工廠在執行溼法石灰脫硫塔時，常因操作不當導致旋流噴嘴結殼堵死、多面空心球填料層被水泥狀石膏焊死、甚至塔頂折流板除霧器（Mist Eliminator）坍塌。必須嚴格執行以下四項防垢規範：

1. 嚴禁使用帶填料的填料塔（Packed Tower）處理高硫煙氣，改用空塔噴淋（Open Spray Tower）： 在石灰溼法脫硫中，迴圈漿液含有 10%–15% 的固體石膏與亞硫酸鈣微晶，任何鮑爾環或多面球填料都會在兩週內成為晶體生長的晶核而被徹底堵死。必須採用無內部構件的空塔多層碳化矽（SiC）大通徑空心錐螺旋噴嘴。
2. 死守迴圈漿液池 pH 5.4 – 6.2 黃金視窗（嚴禁過量加石灰使 pH > 7.5）：
   • 當迴圈池 pH > 7.5 時，不僅煙氣中 12% 的 CO₂ 會被大量吸收生成堅硬緻密的碳酸鈣垢（CaCO₃↓），還會產生極難脫水的軟泥狀半水亞硫酸鈣（CaSO₃·½H₂O）粘附在塔壁上。
   • 將塔底迴圈池 pH 控制在 5.4–6.2，既保證了噴淋層液滴具有充足的中和鹼度，又能完全抑制 CO₂ 副反應，同時使塔底曝氣氧化羅茨鼓風機處於最高氧化效率區。
3. 保障充足的塔底強制氧化風量與石膏晶種濃度（Seed Crystals）： 維持亞硫酸鈣氧化率 ≥ 98%，並將迴圈漿液中的二水石膏固含量（晶種濃度）控制在 10%–15% w/w，使新生成的硫酸鈣優先在懸浮石膏晶種表面外延生長（Heterogeneous Nucleation），而不是在玻璃鋼（FRP）塔壁和除霧器葉片上結垢。
4. 除霧器正反面定時脈衝沖洗： 每間隔 2–4 小時用澄清工藝水對屋脊式除霧器進行 30–60 秒高壓噴淋沖洗（沖洗水壓 0.20–0.25 MPa），同時作為系統蒸發水量的補充。

5. 祿天化工（Loc Thien Chemical）煙氣脫硫級高活性氫氧化鈣供應保障

• 325 目超細粒徑與高比表面積（BET）： 我們的工業級氫氧化鈣（熟石灰 Ca(OH)₂）純度穩定 ≥ 90%–92%，325 目過篩率 ≥ 95%，比表面積大、孔隙率高、消化活性極佳，無論是用於溼法制漿還是幹法管道噴射（DSI）均能實現極高脫酸轉化率（安全防護請查閱氫氧化鈣 MSDS）。針對嚴禁固體結垢的精細化工/電子廠酸性尾氣塔，我們同步供應獲得 TÜV SÜD 頒發的 ZDHC MRSL v3.1 Level 1 認證的32% 工業液鹼（NaOH）。
• 25kg 袋裝、噸袋與散裝粉罐車全覆蓋： 月吞吐量 3,000+ 噸，自有 5–30 噸運輸車隊依託巴地頭頓富美、同奈隆城、平陽宜安、峴港和慶、芹苴烏門、北寧仙山 6 大倉庫直髮全國電廠、焚燒廠與工業園區。
• 15 分鐘報價與物流 SLA： 技術報價 15 分鐘內響應；胡志明市市區 4 小時達，南部及西南部工業區 24–48 小時達，北部及中部工業區 2–3 天達。請撥打熱線 0979 891 929 或發郵件至 [email protected] 瞭解詳細配送流程。