工業(yè)含硫廢氣的脫硫技術(shù)與回收凈化

成銘（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450000）

工業(yè)含硫廢氣的脫硫技術(shù)與回收凈化

成銘（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450000）

二氧化硫污染不僅危害健康，還會(huì)導(dǎo)致區(qū)域性的酸沉降和水體、土壤酸化。當(dāng)前我國(guó)90%以上的二氧化硫均來自煤炭燃料燃燒，因此燃燒后的煙氣廢氣脫硫是控制大氣污染的重要一環(huán)。本文以煙氣脫硫?yàn)橹贮c(diǎn)，著重分析二氧化硫的煙氣脫硫技術(shù)。

二氧化硫；煤炭燃料；大氣污染；煙氣脫硫；

1 硫循環(huán)與硫排放

硫是地殼中第六大豐富的元素，在地殼中硫主要以硫酸鹽的形式存在，其中大部分是石膏或硬石膏。大氣中以氣態(tài)存在的含硫化合物主要包括硫化氫、二氧化硫、三氧化硫。硫氧化物SOX是全球硫循環(huán)中的重要化學(xué)物質(zhì)，在大氣中反應(yīng)生成硫酸霧和硫酸鹽，是造成大氣污染和酸化的主要污染物之一。

幾乎所有工業(yè)企業(yè)均會(huì)產(chǎn)生硫氧化物，它主要來自化石燃料的燃燒過程及硫化物礦石的焙燒、冶煉等熱過程?；痣姀S、有色金屬冶煉廠、硫酸廠和煉油廠等都會(huì)排放SO2煙氣。對(duì)于中國(guó)，能源消費(fèi)量大且以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)，煤炭是一種低品位的化石能源，含灰、含硫分較高，隨著燃煤量的增加，燃煤排放的SO2也不斷大幅增加。

2 二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)

煤炭和石油燃燒排放的煙氣通常含有較低濃度的SO2，范圍大致為10-4—10-3數(shù)量級(jí)。煙氣脫硫方法可分為拋棄法和再生法。拋棄法是在脫硫過程中將形成的固體產(chǎn)物廢棄，連續(xù)不斷地加入新鮮的化學(xué)吸收劑，常同時(shí)用于除塵；再生法是與SO2反應(yīng)后的吸收劑可連續(xù)地在閉環(huán)系統(tǒng)中再生，再生后的脫硫劑和由于損耗需補(bǔ)充的新鮮吸收劑再回到脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用。煙氣脫硫也可按脫硫劑是否以漿液狀態(tài)進(jìn)行脫硫而分為濕法或干法。濕法系統(tǒng)指利用堿性吸收液或含觸媒離子的溶液吸收煙氣中的SO2，干法系統(tǒng)指利用固體吸附劑和催化劑在不降低煙氣溫度和不增加濕度的條件下除去煙氣中SO2。

2.1 石灰石/石灰濕法煙氣脫硫

在現(xiàn)有的煙氣脫硫技術(shù)中，該法脫硫效率高，技術(shù)最為成熟且運(yùn)行可靠，應(yīng)用非常廣泛。其基本原理是用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2，首先生成亞硫酸鈣，然后再被氧化為硫酸鈣。脫硫塔底設(shè)有漿液循環(huán)池，通入空氣將生成的亞硫酸鈣氧化為石膏，再回收利用。鍋爐煙氣經(jīng)除塵、冷卻后進(jìn)入吸收塔，吸收塔內(nèi)用配置好的石灰石或石灰漿液洗滌含SO2的煙氣，洗滌凈化后的煙氣經(jīng)除霧和再熱后排放，吸收塔內(nèi)排出的吸收液流入循環(huán)槽，加入新鮮物質(zhì)進(jìn)行再生。

為了防止煙氣中可溶部分(氯氣濃度)超過規(guī)定值和保證石膏質(zhì)量，須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水。廢水處理裝置要對(duì)水力旋流分離器的溢流水或皮帶過濾機(jī)的過濾水進(jìn)行處理，且應(yīng)控制廢水氯離子質(zhì)量濃度小于20000mg/L.

2.2 氧化鎂濕法煙氣脫硫

氧化鎂法的脫硫率高，可達(dá)90%以上，可回收硫，也能避免產(chǎn)生固體廢棄物，是一種有競(jìng)爭(zhēng)性的脫硫技術(shù)。氧化鎂法可分為拋棄法、再生法和氧化回收法。

再生法是用MgO的漿液吸收SO2，生成含水亞硫酸鎂和少量硫酸鎂，再送流化床加熱，當(dāng)溫度在約為1143K時(shí)釋放出MgO和高濃度SO2。再生的MgO可循環(huán)利用，SO2可回收制酸，整個(gè)過程可分為SO2吸收、固體分離和干燥、MgSO3再生三個(gè)主要工序。SO2吸收裝置一般采用噴淋塔，由高速氣體霧化吸收液，并添加抑制劑抑制亞硫酸鎂的氧化，吸收塔排出的吸收液中固體含量約為10%，通過離心干燥去除表面水并通過加熱去除MgSO3和MgSO4結(jié)晶中的結(jié)晶水。用流化床煅燒干燥后的MgSO3和MgSO4，發(fā)生分解產(chǎn)生MgO和SO2，排氣中SO2濃度符合制酸要求。

拋棄法也稱氫氧化鎂法，脫硫工藝與上述再生法相似。拋棄法進(jìn)行強(qiáng)制氧化以促使亞硫酸鎂全部或大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徭V，強(qiáng)制氧化能大大降低吸收漿液固體含量，利于防垢，同時(shí)降低了脫硫液的COD達(dá)到外排要求。

2.3 循環(huán)流化床煙氣脫硫

循環(huán)流化床煙氣脫硫的原理是利用循環(huán)流化床強(qiáng)烈的傳熱和傳質(zhì)特性，在流化床內(nèi)加入石灰脫硫劑從而達(dá)到脫硫，并除掉部分有害氣體的目的，同時(shí)也可脫除煙氣中的HCl和HF等酸性氣體。整個(gè)脫硫系統(tǒng)由石灰漿制備系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)系統(tǒng)和收塵引風(fēng)系統(tǒng)三部分組成，煙氣進(jìn)入循環(huán)流化床反應(yīng)器，再在其中與石灰漿反應(yīng)，石灰漿固體在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成蒸發(fā)和脫硫過程。煙氣經(jīng)分離器和除塵器后，部分物料循環(huán)進(jìn)入流化床反應(yīng)塔，其他物料收集后集中處理，利用物料的循環(huán)增長(zhǎng)脫硫劑的停留時(shí)間，來提高鈣利用率和反應(yīng)器的脫硫效率。

3 結(jié)語

過去的數(shù)十年中，煙氣脫硫技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，無論是濕法系統(tǒng)、干法系統(tǒng)，還是拋棄系統(tǒng)、回收系統(tǒng)，都有著日趨成熟的脫硫方法。對(duì)各種煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行綜合比較，根據(jù)其成熟程度進(jìn)行技術(shù)選用，兼顧經(jīng)濟(jì)條件、燃煤煤質(zhì)、脫硫機(jī)來源和環(huán)保要求，才能最大程度地處理好工業(yè)含硫廢氣。

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成銘（1996-），男，漢族，河南南陽市人，職稱：學(xué)生，鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，專業(yè)：環(huán)境科學(xué)。