煙氣脫硫專利技術綜述

曾小青（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣州 510535）

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煙氣脫硫專利技術綜述

曾小青
（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣州 510535）

摘 要：由于霧霾等環境問題的日益突出，如何有效控制與減少二氧化硫的排放已經成為社會關注的熱點問題，本文對煙氣脫硫技術進行了分類，并對典型的專利技術進行了詳細分析，最后對煙氣脫硫技術的發展作了展望。

關鍵詞：煙氣；脫硫；干法；半干法；濕法

0　引言

近年來，全國各地相繼出現了嚴重的霧霾現象，霧霾的主要組成為二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物。二氧化硫作為霧霾中最主要的的成分之一，其主要來源于工廠燃料燃燒煙氣的排放，這在鋼鐵和火力發電行業表現的尤為明顯。因此，如何有效控制與減少二氧化硫的排放已經成為社會關注的熱點問題，而尋找高效節能的處理煙氣中二氧化硫的方法也同樣迫在眉睫。

1　煙氣脫硫技術分類

1.1干法煙氣脫硫技術

干法煙氣脫硫技術是指脫硫吸收和產物處理均在干化狀態下進行，反應產物也為干粉狀。典型的干法煙氣脫硫技術為等離子體法，其利用高壓電源激發出等離子體，從而產生大量離子及自由基等具有強氧化性的活性粒子，二氧化硫短時間內被氧化成硫酸分子，在注入NH3的情況下，與NH3反應生成微小的粉粒硫酸銨。干法煙氣脫硫技術還包括活性炭吸附法和粉煤灰吸附法等，干法煙氣脫硫技術操作過程簡單，無需廢水處理，但其脫硫效率較低，反應速度較慢，適用于二氧化硫含量較低的環境。

1.2半干法煙氣脫硫技術

半干法煙氣脫硫技術是指脫硫過程在干燥狀態下進行、再生過程在濕態下進行或者脫硫過程在濕態下進行、處理脫硫產物的過程在干燥狀態下進行。

噴霧干燥法是一種典型的半干法煙氣脫硫技術。鞍鋼集團工程技術有限公司（公告號為CN203370454U）的一項有關煙氣脫硫的專利中，采用旋轉噴霧法來除去煙氣中的二氧化硫，其工藝過程如下：生產過程中，燒結原煙氣通過進口煙道進入頂部煙氣分配器，經過頂部煙氣分配器圓周布氣后，使燒結原煙氣在塔體內均勻分布。與此同時，一定濃度的脫硫劑漿液從漿液罐經過漿液管道進入旋轉霧化器，脫硫劑漿液被霧化成極微小的液滴（30～80微米），均勻地被噴入塔體內，與脫硫煙氣充分接觸反應，煙氣中的酸性物質很快被吸收中和，與此同時燒結煙氣中熱量迅速干燥噴入塔內的液滴，形成固體粉狀料，完成霧化、吸收和干燥。

循環流化床法是另一種典型的半干法煙氣脫硫技術，其工藝過程為：將石灰漿或熟石灰粉噴入循環流化床中，與含有二氧化硫的煙氣在流化床中充分混合反應，二氧化硫被去除，包含固體的煙氣經過分離、除塵后通過煙囪排出，收集到的固體一部分返回流化床中循環使用，另一部分作為廢渣處理。清華大學（公開號為CN103712207A）的一項有關煙氣脫硫的專利中，采用了循環流化床法來除去煙氣中的二氧化硫。

1.3濕法煙氣脫硫技術

濕法煙氣脫硫技術是指含有吸收劑的溶液或漿液進行脫硫吸收的過程和產物處理的過程均在濕態下進行，其由于具備脫硫效率高、反應速度快以及運行可靠性高等優點而在市場上得到廣泛運用。

（1）石灰石/石灰-石膏法。石灰石/石灰-石膏法是最傳統的脫硫技術，也是目前世界上最成熟、應用最廣泛的脫硫技術，脫硫劑為石灰石或石灰，也可使用同類性質的廢棄物如電石渣等。威海鑫山集團有限公司（公開號為CN102949923A）的一項有關煙氣脫硫的專利中，用石灰-石膏法脫除燒結工業煙氣中的二氧化硫并回收石膏，其包括如下步驟：（a）將燒結工業含二氧化硫的煙氣從吸收塔下部輸入；（b）在吸收塔上部噴淋石灰溶液，含二氧化硫煙氣自塔下部進入，煙氣與石灰溶液在塔內逆流接觸反應后，去除夾帶的水霧由吸收塔頂部排出；（c）在吸收塔下部收集落下的漿液，將其排入循環池內經循環泵輸送至吸收塔上部的噴淋裝置循環噴淋，向循環池內通入空氣，使循環池內漿液中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣；（d）當循環池內的硫酸鈣漿液比重超過1.16-1.20時，將其排入石膏脫水系統過濾得石膏，過濾后的溶液加入循環池內；（e）當循環池內的漿液pH值低于規定值時，向循環池內補充石灰溶液。石灰石/石灰-石膏法具有脫硫效率高、脫硫產物石膏可回收利用等優點，但是由于石膏的存在，系統中容易出現結垢和阻塞現象。

（2）氨法。氨法煙氣脫硫技術按照吸收液的再生方式可以分為：氨-酸法、氨-亞硫酸銨法和氨-硫酸銨法，其中，氨-硫酸銨法由于具有實際工業意義而得到較廣泛的使用，其采用氨水作為吸收液，氨水與二氧化硫快速反應，脫硫效率較高，回收的硫酸銨經加工可制成氮肥使用。山西晉豐環保工程設計有限公司公開了一種氨法脫硫工藝（公開號為CN101579602A），氨法脫硫技術具有脫硫效率較高，回收的硫酸銨可進行廢物利用，不對環境造成二次污染等優點，但是該法也具有很多缺點，例如氨水容易揮發，造成部分氨的損失，氨的成本較高，使脫硫成本增大，并且氨水容易對設備造成腐蝕。

（3）雙堿法。雙堿法種類很多，其中最常用的是鈉鈣雙堿法，其是以鈉堿溶液作為吸收液吸收二氧化硫，吸收了二氧化硫后的吸收液與石灰乳進行反應再生鈉堿液。成都德美工程技術有限公司公開了一種鈉鈣雙堿法煙氣脫硫方法（公開號為CN102728205A），包括以下步驟：（a）將含硫煙氣通入至脫硫吸收塔中，利用脫硫吸收塔中的脫硫液吸收含硫煙氣中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的脫硫液稱為富液；（b）將富液送入至氧化反應器，在氧化反應器中通入空氣進行氧化，使得富液中的亞硫酸納氧化成硫酸鈉；（c）將氧化后的硫酸鈉溶液送入至沉淀反應器內，在沉淀反應器中加入石灰水，硫酸鈉與氫氧化鈣反應生成水合硫酸鈣沉淀和氫氧化鈉；（d）分離水合硫酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液，水合硫酸鈣沉淀經過處理后制成石膏，氫氧化鈉溶液經過處理后制成脫硫液等待再次加入到脫硫吸收塔中。雙堿法最大的特點是吸收塔內為液相吸收，吸收液在再生池中進行再生，避免了塔內出現結垢現象，并且采用鈉堿溶液作為吸收液，吸收效率高。該法的主要缺點是脫硫和再生反應比較復雜，整個系統進行理想運行的難度較大。

2　煙氣脫硫技術展望

通過總結發現，煙氣脫硫技術的發展已趨向于多樣化，而濕法煙氣脫硫技術中的石灰石/石灰-石膏法和氨法由于具備脫硫效率高、產物可回收利用的優點得到了廣泛應用。但是上述兩種方法也存在一些小的缺點，近年來，煙氣脫硫領域的技術人員為了獲得更好的脫硫效果對上述兩種方法進行了大量的改進，相關專利的申請量也越來越多。另外，煙氣中除含有二氧化硫外通常還含有多種污染物如氮氧化物和重金屬等，未來有關脫除煙氣中多種成分的專利申請也會明顯增加。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.008