淺析中小型燃燒煙氣脫硫技術(shù)及工藝

袁海雷

（南京國(guó)聯(lián)電力工程設(shè)計(jì)有限公司,南京210009）

0 引言

煙氣脫硫指在燃燒所產(chǎn)生的煙氣中進(jìn)行脫硫的技術(shù)和工藝，目前煙氣脫硫技術(shù)種類多達(dá)幾十種，如何削減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染、減少溫室效應(yīng)，減少酸雨形成，如何保護(hù)空氣質(zhì)量大氣環(huán)境是當(dāng)前長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn),目前控制二氧化硫污染的技術(shù)工藝很多，諸如改善能源的結(jié)構(gòu)組織系統(tǒng)、采用清潔的燃燒材料等。單燃燒中的煙氣脫硫仍是目前有效降低SO2排放量不可替代的技術(shù)。

1 煙氣脫硫的工藝

煙氣脫硫過(guò)程按照是否進(jìn)行脫硫過(guò)程加水和脫硫過(guò)后產(chǎn)物的干濕形態(tài)分為濕法、半干法、干法這三大類脫硫工藝。根據(jù)物理及化學(xué)的基本原理分為吸收法、吸附法、催化法三種方法。吸收法通常指應(yīng)用化學(xué)液體吸收凈化煙氣中的SO2，因此吸收法煙氣脫硫也稱為濕法或濕式煙氣脫硫. 常用的濕法脫硫工藝有:以CaCO3為基礎(chǔ)的鈣化法脫硫，以MgO為基礎(chǔ)的鎂化法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉化法，以NH3為基礎(chǔ)的氨化法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿化法。

1.1 濕法脫硫工藝

濕法脫硫指利用含有硫化物吸收劑的溶液在液態(tài)或濕潤(rùn)的狀態(tài)下進(jìn)行脫硫和處理脫硫產(chǎn)物的技術(shù)工藝，該方法具有脫硫的化學(xué)反應(yīng)快、需要的設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)成本高以及工藝流程中容易造成二次污染等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)濕法脫硫應(yīng)用較多未來(lái)發(fā)展方向是如何降低其運(yùn)行維護(hù)成本和解決其化學(xué)腐蝕性問(wèn)題。

1.2 干法脫硫工藝

干法脫硫是指脫硫過(guò)程中的脫硫吸收和脫硫產(chǎn)物處理均在相對(duì)干燥的狀態(tài)下進(jìn)行，該工藝具有污染小、腐蝕性低，對(duì)設(shè)備影響較小，煙氣在凈化后煙溫升高隨煙囪排氣散開(kāi)、造成的二次污染少，但存在的缺點(diǎn)脫硫效率較低，脫硫反應(yīng)速度較慢、進(jìn)行脫硫工藝需要的設(shè)備龐大等。如果能提高其脫硫效率，加快其脫硫反應(yīng)速度干法脫硫也是很好的選擇。

1.3 半干法脫硫工藝

半干法脫硫技術(shù)是指所用的脫硫劑在干燥狀態(tài)下進(jìn)行脫硫、在濕態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程），或者是在濕態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。此方法既有濕法脫硫的有點(diǎn)又有干法脫硫工藝的有點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很明顯脫硫過(guò)程較為復(fù)雜，處理工藝較繁瑣。

2 煙氣脫硫反應(yīng)原理

煙氣脫硫的原理即是一個(gè)酸堿中和的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)通過(guò)與煙氣中的SO2反應(yīng)從而使煙氣中的SO2脫離出來(lái)。酸堿中和中最常使用的堿性物質(zhì)有石灰石、碳酸納、碳酸鎂、生石灰和熟石灰等。石灰石易采購(gòu)易加工價(jià)格便宜，由處理石灰石制得的生石灰、熟石灰使用較多，相對(duì)碳酸納(純堿)、碳酸鎂和氨等其它堿性物質(zhì)由于材料屬性不同反應(yīng)過(guò)程不同使用較少。酸堿中和過(guò)程中堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物。SO2與堿性物質(zhì)間的反應(yīng)在堿性的溶液中發(fā)生的即為濕法煙氣脫硫，在固體堿性物質(zhì)的表面發(fā)生的為干法或半干法煙氣脫硫。

2.1 濕法煙氣脫硫中的化學(xué)反應(yīng)

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，堿性物質(zhì)堿溶液或堿的漿液與煙道氣中的SO2在噴霧塔中相遇。煙道氣中SO2先與溶液中的水發(fā)生反應(yīng)生成稀酸溶液，然后與溶液中的堿性物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)，隨后化學(xué)反應(yīng)生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽逐步從溶液中析出達(dá)到煙氣脫硫的目的。

2.2 干法和半干法脫硫中的化學(xué)反應(yīng)

干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，使含SO2的煙氣穿過(guò)固體的堿性吸收劑床然后噴入煙道氣流的過(guò)程中完成酸堿中和反應(yīng)。固體堿性物質(zhì)使用前使其疏松細(xì)碎反應(yīng)過(guò)程中SO2與固體堿性物質(zhì)直接反應(yīng)，生成相應(yīng)的亞硫酸鹽和硫酸鹽完成脫硫化學(xué)反應(yīng)。半干法脫硫過(guò)程中在煙道氣中加入適量水，與水反應(yīng)使固體堿性物質(zhì)顆粒的表面形成液態(tài)保護(hù)膜，SO2能溶入液膜中以達(dá)到加快脫硫反應(yīng)的目的。

3 其他煙氣脫硫技術(shù)及工藝

隨著科技發(fā)展各種新材料新工藝的出現(xiàn)脫硫技術(shù)及工藝也的到了大力發(fā)展，脫硫技術(shù)工藝更節(jié)能更環(huán)保，脫硫效果更高，為創(chuàng)造更美好的大氣空間環(huán)境打下了基礎(chǔ)。

3.1 吸附法煙氣脫硫技術(shù)

吸附法采用吸附劑的方式脫硫。吸附劑主要包括活性碳、活性炭纖維、活性氧化鋁、沸石、硅膠等, 吸附脫硫的原理為活性炭對(duì)煙氣中SO2的吸附過(guò)程中有物理吸附又有化學(xué)吸附，當(dāng)煙氣中存在著氧氣和水蒸氣時(shí)與SO2化學(xué)反應(yīng)明顯。活性炭表面催化對(duì)SO2與O2的反應(yīng)生成SO3，SO3 易溶于水而生成硫酸，從而增加吸附量。但是由于傳統(tǒng)技術(shù)存在脫硫容量低、脫硫速度慢，再生頻繁等缺點(diǎn)而阻礙了其推廣應(yīng)用。

3.2 荷電干式噴射脫硫法

該方法的工作原理是堿性吸收劑利用高壓靜電電暈區(qū)的靜點(diǎn)效應(yīng)高速通過(guò)得到靜電荷然后噴射到煙氣中，此時(shí)的堿性吸收劑離子表面被靜電荷打破充分暴露,從而與SO2 反應(yīng)幾率變大達(dá)到脫硫目的。

3.3 等離子體法脫硫技術(shù)

等離子體法脫硫技術(shù)是20 世紀(jì)70 年代發(fā)展起來(lái)的脫硫技術(shù)。它主要利用高能電子使煙氣中的SO2, NOX, H2O, O2等分子被電離激活, 然后產(chǎn)生大量的離子及自由基等活性粒子, 由于強(qiáng)氧化性使SO2,NOX被氧化, 在注入氨的情況下生成硫酸銨和硝酸銨。但是投資和運(yùn)行費(fèi)用非常高，技術(shù)含量高工藝復(fù)雜。目前，該技術(shù)已進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)試驗(yàn)階段，其優(yōu)點(diǎn)是, 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

4 結(jié)論

煙氣脫硫系統(tǒng)是一個(gè)龐大的化學(xué)鏈反應(yīng)系統(tǒng)，利用好各種酸堿材料的化學(xué)反應(yīng)特性降低系統(tǒng)總能耗和減少環(huán)境污染。充分了解我國(guó)脫硫技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，深刻認(rèn)識(shí)硫化物對(duì)環(huán)境的危害與影響，采用合理的煙氣脫硫技術(shù)和相關(guān)工藝為減少環(huán)境污染為國(guó)家的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]王永軍．煙氣氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用[J]．中國(guó)勘探設(shè)計(jì)，2010（09）：61-63.

[2]鄧新云,肖懷秋,禹練英.我國(guó)燃煤煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展[J].廣州化工,2008(01):24-27.