淺析中小型燃燒煙氣脫硫技術及工藝

袁海雷

摘 要：我國是一個燃煤大國，隨著經濟的快速發展煤炭消耗的不斷增大，二氧化硫的大量排放致使環境污染不斷加大，溫室效應逐年嚴重，區域性大面積酸雨不斷發生，如何降低二氧化硫排放量，控制二氧化硫對環境的污染、保護大氣環境成為社會環境保護的重要課題。煙氣脫硫是指從管道煙氣或其他工業廢氣中除去硫氧化物SO2和SO3的相關技術和工藝，本文對幾種典型的煙氣脫硫技術和工藝進行了淺析。

關鍵詞：煙氣脫硫技術；煙氣脫硫工藝；干法脫硫工藝

0 引言

煙氣脫硫指在燃燒所產生的煙氣中進行脫硫的技術和工藝，目前煙氣脫硫技術種類多達幾十種，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，減少酸雨形成，如何保護空氣質量大氣環境是當前長時間內環境保護的重點，目前控制二氧化硫污染的技術工藝很多，諸如改善能源的結構組織系統、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。

1 煙氣脫硫的工藝

煙氣脫硫過程按照是否進行脫硫過程加水和脫硫過后產物的干濕形態分為濕法、半干法、干法這三大類脫硫工藝。根據物理及化學的基本原理分為吸收法、吸附法、催化法三種方法。吸收法通常指應用化學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為基礎的鈣化法脫硫，以MgO為基礎的鎂化法，以Na2SO3為基礎的鈉化法，以NH3為基礎的氨化法，以有機堿為基礎的有機堿化法。

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或濕潤的狀態下進行脫硫和處理脫硫產物的技術工藝，該方法具有脫硫的化學反應快、需要的設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在化學腐蝕性強、運行維護成本高以及工藝流程中容易造成二次污染等問題。目前國內濕法脫硫應用較多未來發展方向是如何降低其運行維護成本和解決其化學腐蝕性問題。

1.2 干法脫硫工藝

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

1.3 半干法脫硫工藝

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

2 煙氣脫硫反應原理

煙氣脫硫的原理即是一個酸堿中和的化學反應過程，適當的堿性物質通過與煙氣中的SO2反應從而使煙氣中的SO2脫離出來。酸堿中和中最常使用的堿性物質有石灰石、碳酸納、碳酸鎂、生石灰和熟石灰等。石灰石易采購易加工價格便宜，由處理石灰石制得的生石灰、熟石灰使用較多，相對碳酸納（純堿）、碳酸鎂和氨等其它堿性物質由于材料屬性不同反應過程不同使用較少。酸堿中和過程中堿性物質與酸性物質SO2發生化學反應，產生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物。SO2與堿性物質間的反應在堿性的溶液中發生的即為濕法煙氣脫硫，在固體堿性物質的表面發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反應

濕法煙氣脫硫系統中，堿性物質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先與溶液中的水發生反應生成稀酸溶液，然后與溶液中的堿性物質進行中和反應，隨后化學反應生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽逐步從溶液中析出達到煙氣脫硫的目的。

2.2 干法和半干法脫硫中的化學反應

干法和半干法煙道氣脫硫系統中，使含SO2的煙氣穿過固體的堿性吸收劑床然后噴入煙道氣流的過程中完成酸堿中和反應。固體堿性物質使用前使其疏松細碎反應過程中SO2與固體堿性物質直接反應，生成相應的亞硫酸鹽和硫酸鹽完成脫硫化學反應。半干法脫硫過程中在煙道氣中加入適量水，與水反應使固體堿性物質顆粒的表面形成液態保護膜，SO2能溶入液膜中以達到加快脫硫反應的目的。

3 其他煙氣脫硫技術及工藝

隨著科技發展各種新材料新工藝的出現脫硫技術及工藝也的到了大力發展，脫硫技術工藝更節能更環保，脫硫效果更高，為創造更美好的大氣空間環境打下了基礎。

3.1 吸附法煙氣脫硫技術

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煙氣中SO2的吸附過程中有物理吸附又有化學吸附，當煙氣中存在著氧氣和水蒸氣時與SO2化學反應明顯。活性炭表面催化對SO2與O2的反應生成SO3，SO3 易溶于水而生成硫酸，從而增加吸附量。但是由于傳統技術存在脫硫容量低、脫硫速度慢，再生頻繁等缺點而阻礙了其推廣應用。

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的靜點效應高速通過得到靜電荷然后噴射到煙氣中，此時的堿性吸收劑離子表面被靜電荷打破充分暴露，從而與SO2 反應幾率變大達到脫硫目的。

3.3 等離子體法脫硫技術

等離子體法脫硫技術是20 世紀70 年代發展起來的脫硫技術。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， 然后產生大量的離子及自由基等活性粒子， 由于強氧化性使SO2， NOX被氧化， 在注入氨的情況下生成硫酸銨和硝酸銨。但是投資和運行費用非常高，技術含量高工藝復雜。目前，該技術已進入大規模工業試驗階段，其優點是， 設備簡單、操作簡便。

4 結論

煙氣脫硫系統是一個龐大的化學鏈反應系統，利用好各種酸堿材料的化學反應特性降低系統總能耗和減少環境污染。充分了解我國脫硫技術領域的現狀，深刻認識硫化物對環境的危害與影響，采用合理的煙氣脫硫技術和相關工藝為減少環境污染為國家的發展做出貢獻。

參考文獻：

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