霧霾治理與脫硫工藝的探析

李博 馬西慶

摘 要：煙氣脫硫是控制大氣污染物排放、防止形成霧霾與酸雨的重要措施。世界發達國家煙氣脫硫技術成熟，應用較廣，早在進入121世紀前，已基本完成煙氣脫硫。我國從2012年大力推進煙氣脫硫至今，已基本完成煙氣排放的脫硫處理全覆蓋。隨著我國對霧霾治理強度的不斷提高以及科學技術的發展，煙氣脫硫工藝又有了新的標準和要求。

關鍵詞：煙氣脫硫；濕法脫硫；霧霾治理

1 煙氣脫硫概述

隨著人們對環境污染問題重視程度不斷提高，環境問題日益成為人們主要關注的焦點之一，環境保護理念己深入人心。不斷加強污染源治理，減少社會生產活動對自然生態環境的負面影響，是我國工業生產企業必須肩負起的重要職責。工業廢氣中的SO2是工業企業主要的污染源之一。做好煙氣脫硫處理，是國家環境保護工作的重要任務之一。隨著人們對脫硫技術的不斷研究，工礦企業廢氣脫硫方法己開發了幾十種，可按廢氣除硫系統中是否加入水和脫硫后廢物干濕的形態，煙氣脫硫可分為干法、半干法、濕法3類。

2 干法煙氣脫硫技術（DFGD）

干法煙氣脫硫技術（Dry Flue Gas DesulfurizationTechnology，DFGD）是指應用化學方法固硫，把固體化學物質制成粉狀或粒狀催化劑、吸收劑或吸附劑來與煙氣中的SO2反應達到脫硫目的。干法技術優點為除硫系統簡單，后產物處理便捷不用處理廢液、能效高。一般除硫后煙氣溫度高，有利于排放的廢氣在空氣中擴散，對煙道腐蝕小；但缺點是脫硫效率較低，工藝設備購買所需資金量大，且占地面積不小，操作困難。

2.1電子束照射脫硫（ER）

此工藝方法是煙氣經過冷卻后，加入適量的氨，再由電子束照射使煙氣中的SO2，NOx等氣體在很短時間內被氧化成硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）分子與氨反應最后捕集粉體，顆粒物經凈化設備后，將處理后的氣體排入大氣。

該工藝在脫硫的同時還可脫硝，脫硫過程易于操作，副產品為硫銨和硝銨混合肥，在回收上有一定的優勢，但有可能產生二氧化硫，污染物轉移、脫硫后副產物捕集困難等問題，且因要加裝大型電子束照射裝置，不好管理，加大了企業能耗。

2.2荷電干式吸收劑噴射脫硫系統（CDSI）

CDSI利用先進技術使傳統干式吸收劑噴射反應時間過長和反應不完全兩個技術難題得到解決，此技術噴射系統包括一個噴射吸收劑的部分和一個供給吸收劑的給料部分。它通過在廢氣煙道出口投入顆粒粉狀的反應吸收試劑，使吸收劑與廢氣中的SO2氣體產生化學反應得到固體粉狀反應物，再經后面的煙塵凈化器，從而使廢氣中的硫被除去了。

CDSI技術有脫硫設備投資小、脫硫率高、設備操作簡便可靠性強、建設面積小等優點。且CDSI是純干法脫硫，不會造成二次污染。但也有脫硫劑品質要求高，使得脫硫成本太高，從而不易推廣的缺點。

3 半干法煙氣脫硫技術（SDFGD）

3.1煙氣循環流化床技術（CFB）

CFB是由德國研發的可用于大型使用燃煤為燃料的機組的半干法脫硫工藝。這種技術原理是循環流化床，把可與硫反應的合適的試劑內外循環，使吸收劑與煙氣中SO2、SO3、 HC1、HF等氣體間的傳熱傳質較為強烈，提高了SO2與脫硫吸收劑間的反應效率、吸收劑的利用率和脫硫效率。

3.2旋轉噴霧干燥法脫硫（SDA）

這種方法是把石灰粉制漿變為脫硫劑Ca（OH）2噴入煙氣中，使之生成CaSO3，熱的氣體會把CaSO3烘干，干的CaSO3為粉狀，被專門的除塵裝置捕集下來，電石渣可以替換石灰粉作為反應除硫試劑運用，其脫硫效率高，成本相對較低。由于回收系統簡單，這個方式除硫所需資金少，運行費用低。

3.3移動床活性炭吸附法（BFIFW）

活性炭的表面活性高，在反應時通入氧氣，氧氣把SO2氧化為SO3，活性炭又可吸附SO3與H2O反應生成的H2SO4。活性炭吸附法的除硫率可達到90%，其使用過的活性炭還可再生利用，通過加熱反應：

再生的SO2可制成含硫物質，再生的活性炭則可繼續使用。另一種方法是將活性炭微孔中的H2SO4用水洗滌出來得到稀硫酸，再經過濃縮，制得濃硫酸。

4 濕法煙氣脫硫技術（WFGD）

4.1濕式石灰石歷灰——石膏法

這種方法作為國內應用最普遍的脫硫方法，其反應原理為：

脫硫中后形成的CaSO4·2H2O可制備為石膏制品。

該脫硫方法技術比較成熟，生產運行安全可靠，脫硫率高。此方法煙氣脫硫裝置在我國應用最廣，一般在大型爐使用。但這種方法設備龐大、設備復雜、耗水量大、環保投入大，不適用于小型企業。

4.2氧化鎂法

氧化鎂起反應原理為煙氣經過預處理后進入吸收塔，在塔內SO2與吸收液Mg（OH）2和MgS03反應：

在生產中，常有少量MgSO3被氧化成MgSO4，MgSO3與MgSO4沉降下來時都呈水合結晶態。

這種方法脫硫率較高（一般在90%以上），終產物可利用再生手段來節約費用，避免了廢物處理的麻煩，但比較復雜，費用也比較高，且產生的鹽類物質有可能造成二次污染。

4.3雙堿法

雙堿法是由美國的公司開發的一種方法，在發達國家雙堿法煙氣脫硫技術是一種主要的脫硫工藝。它是利用苛性堿吸收SO2，再利用石灰與反應液反應使之再生。雙堿法結合加堿和加石灰兩種方法的優勢，改良了這兩種除硫技術的不足。其操作過程分3段：吸收、再生和固體分離。吸收常用的堿是NaOH和Na2CO3，反應如下：

再生過程反應如下：

Ca（OH）2+Na2SO3+H2O→2HaOH+CaSO3·H2O

副反應：

Ca（OH）2+Na2SO3+12O2+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O

NaOH可循環使用。

雙堿法有反應過程不在吸收塔中進行的優點，這使得反應生成的固體不會堵塞塔的煙氣通道，減少了儀器的磨損，延長了設備的使用壽命，使得設備運行安全可靠，減少了維護設備費用的同時，提高了除硫的效率。但是這套系統的缺點是比單一的濕式石灰石/石灰一石膏法脫硫工藝的投資大很多，而且整套系統的運行成本大。

5 我國煙氣濕法脫硫對霧霾的影響

我國對煙氣脫硫所采用的技術雖然多種多樣，但由于濕法脫硫技術先進可靠，且我國技術儲備先進完善，并有濕法技術適用性廣，特別是運用于大型機組，除硫率很高，對煤的含硫量等品質要求不高，適應性廣，又加上其使用成本低于干法的優點，所以我國絕大部分企業使用濕法脫硫技術。據統計，濕法脫硫占我國脫硫方式的91%。但隨著我國霧霾問題的不斷加重，有不少學者對濕法脫硫技術提出質疑，認為濕法脫硫雖然減少了SO2氣體直接對空氣造成的污染，但增加了其他方面對空氣的污染，是造成霧霾的主要原因之一。采用濕法脫硫，盡管大部分二氧化硫被脫除，但濕煙氣里攜帶殘留的細煤灰和次生的硫酸銨、硝酸銨、硫酸細顆粒等，由于技術原因和無對此環保標準，目前沒有對此的管理要求。濕法脫硫后的煙氣會攜帶細顆粒物排入空氣，且排出的濕煙氣多為負電荷易吸附工廠和汽車排放的廢氣，經過一系列物理化學反應，會產生新的二次顆粒物PM2.5，形成霧霾。又由于：有的企業在實際操作中，為了降低不菲的煙氣脫硫廢水處理成本，不對濕法脫硫的廢水中溶解的硫酸鹽作去除處理，而是將溶有大量硫酸鹽的廢水反復使用，造成可溶性硫酸鹽拋撒到空氣中：還有的企業為了省事或應對自動監測等方式的檢查，過量投放石灰、石灰石等物質，使得這些化學物質無法反應完全，會被煙氣沖到空氣中造成污染：而且經過濕法脫硫排出的煙氣普遍溫度低、濕度大，不利于污染物擴散。由于以上等原因，濕法脫硫被不少學者反對，認為應當改進脫硫工藝。

6 結語

目前，我國濕法脫硫和干法脫硫都有安裝使用，一般大型鍋爐機組使用濕法脫硫，而要求較低小型鍋爐機組采用干法脫硫。占我國脫硫方式91%的濕法脫硫，由于其天生“帶鹽”的特性，被不少學者質疑，對脫硫方式提出了新的要求。隨著科技的發展出現了如高效氣相煙氣脫硝技術、AO干法、活性焦法等新型脫硫工藝，雖然這些技術還存在著一些弊端，但讓我們有了新的選擇。