煙氣脫硫除塵一體化技術

王宗海

（萊蕪鋼鐵集團萊蕪礦業有限公司，山東萊蕪 271100）

0 引言

煉鋼過程中鍋爐燃煤會產生大量煙氣，如果不經過相應處理直接排放，會對大氣以及周邊環境造成嚴重污染。排放的煙氣成分復雜，其中二氧化硫含量最高、危害最大，因此要使用相關脫硫技術對煙氣進行處理。煙氣中除了有害氣體，還摻雜著相當多的粉塵，粉塵也會對環境造成嚴重影響。因此要降低煙氣對環境的污染，企業將鍋爐產生的煙氣排放前，需要對煙氣進行相應脫硫處理，還要處理煙氣中的粉塵，最大程度降低煙氣帶來的污染。

1 煙氣污染的危害

鍋爐燃燒的煤炭中含有硫元素，分為無機硫和有機硫。在高硫分煤中，硫多以硫鐵礦的形式存在。硫鐵礦、有機硫以及游離狀態的硫都是可燃的，在燃燒過程中會生成二氧化硫、三氧化硫、水以及亞硫酸。其中硫酸鹽中的硫難以分解提取，不能夠燃燒，最終變為粉塵，部分金屬類的硫酸鹽還是能夠在高溫下分解。煤炭在燃燒過程中會產生二氧化硫，二氧化硫在鍋爐以及排煙通道中會與其他物質發生一系列復雜的反應。二氧化硫在金屬氧化物、金屬鹽以及其他物質的催化作用下會生成三氧化硫，通過進一步反應能夠生成硫酸鹽或者硫酸。在這個轉化過程中，濕度對轉化效率有明顯影響，當相對濕度不足40%時，二氧化硫的化學反應速度較慢，當相對濕度超過70%時，二氧化硫的化學反應速度上升顯著。由于生成物中含有硫，屬于有害物質，嚴重影響人體以及環境。

（1）危害人體健康。二氧化硫帶來的影響不是急性的，但其作用范圍廣，能夠長期危害人體健康。通過慢性作用使人們患上多種呼吸道疾病，對青少年的免疫能力也有較大影響，使他們的抗病能力下降。

（2）對植物造成危害。二氧化硫能夠破壞植物生長所需的葉綠素，影響植物生長。當空氣中二氧化硫濃度超過0.2×10-6mg/m3，植物就會停止生長。如果長期處于高濃度的二氧化硫環境，農作物葉片就會開始變黃，同時伴隨有煙斑，嚴重的會造成農作物大面積減產。

（3）對生態的影響。二氧化硫經過反應會形成酸雨，導致土地出現酸化，不能進行農作物的種植，對農作物以及森林生長產生不利影響。還使得湖水酸化，水中生物生長受到抑制等。

（4）腐蝕建筑物。重慶嘉陵江大橋所在地屬于重度酸雨地區，同南京長江大橋相比，兩者銹蝕程度比為5∶1，平均每年銹蝕掉0.16 mm，嘉陵江大橋每年鋼結構維護費用高達20 萬元。同時，對于混凝土建筑，外層的砂漿經過3 年左右酸雨的侵蝕，會出現石子外露。這對于古建筑等文化遺產帶來的影響難以估計。

2 煙氣脫硫技術

為了去除煙氣中的二氧化硫，需要采取脫硫措施。目前有多種煙氣脫硫方法，總地來說分為兩大類。

2.1 干法脫硫

干法脫硫技術主要利用吸收劑分離煙氣中的二氧化硫。通常在存放有害氣體的反應器中加入吸收劑，利用吸收劑與二氧化硫發生化學反應的特性，將有害氣體中的二氧化硫吸收掉，實現脫硫操作。這種方法操作起來相對簡單，但受到吸收劑吸收效率的影響，脫硫成效不顯著。

2.2 濕法脫硫

濕法脫硫利用一種堿性溶液，具體做法和干法脫硫類似，也是讓試劑與二氧化硫發生反應，吸收煙氣中的二氧化硫。但不同于干法脫硫，濕法脫硫的反應效率高并且吸收劑能夠進行回收利用。這種方法也有不足之處，濕法脫硫應用過程中流程較多，并伴隨有廢水的產生。如果廢水得不到及時有效處理，有可能會對其他水資源造成污染。因此使用濕法脫硫時，還需要同時配合使用相應的廢水零排放處理技術。

2.2.1 廢水排放

廢水零排放處理技術中的零排放是指廢水經過各種處理后不需要向外界排放，能夠繼續投入到生產中，實現循環利用，在一定程度上節約水資源，同時還不會對環境產生影響。廢水零排放處理在理論上能夠完成，但受制于各種因素以及當前技術，目前只能做到近零排放。其中，脫鹽處理技術的使用是脫硫廢水實現零排放的關鍵，由于廢水中含鹽量較高，不利于微生物生存，故通常不使用生物法進行脫鹽，目前主流的還是使用物化處理法進行脫鹽。

2.2.2 廢水處理

蒸發法在廢水零排放處理中應用較為廣泛，其主要是利用蒸發器加熱廢水，令廢水沸騰。廢水中的水蒸發變成水蒸氣后，冷凝成水重新利用。廢水中的溶解性固體由于沒有水分，會被濃縮結晶，最后被解析。使用蒸發法擁有較大操作空間，不需要對廢水進行復雜的預處理，同時其傳熱系數也較高。但是蒸發法能耗以及前期投入成本較大，并且使用過程中設備內部容易結垢。要控制廢水零排放處理的成本并維持系統正常運行，就必須對廢水進行防結垢處理，對廢水進行相應減量。例如，利用反滲透膜分離技術能夠對脫硫廢水進行減量化處理，從而在一定程度上減少廢水零排放處理成本。

3 煙氣脫硫除塵技術應用

3.1 電子束脫硫技術

通過合理使用電子束技術，也能有效去除煙氣中的二氧化硫，減小煙氣帶來的污染。電子束脫硫技術屬于干法脫硫中的一種，廣泛應用于煙氣治理工作。電子束脫硫技術主要通過高能電子束對排放的煙氣進行照射，達到煙氣脫硫的目的。工業級別的企業使用電子束對煙氣進行脫硫，沒有廢水以及廢渣等污染物的產生，而且得到的副產品能夠當作工業化肥使用，能夠為企業帶來更多收入。

3.2 活性炭吸附脫硫技術

活性炭脫硫技術也屬于干法脫硫中的一種，使用活性炭進行脫硫時，要按照以下步驟操作。

（1）在脫硫塔中放入適量的活性炭，這個量通常經過計算并結合實際情況得到。煙氣中的二氧化硫經過脫硫塔之后因活性炭的存在而被吸附掉，再經過相關催化氧化作用，使二氧化硫變成吸附狀態的硫酸，最后和活性炭一同進入分離塔。

（2）在分離塔中對含有硫酸的活性炭進行加熱，基于硫酸在高溫下能夠熱解再生的特性，將煙氣中的二氧化硫去除并進行二次回收利用，不僅能夠降低煙氣污染，還能夠為企業創造二次收益。

3.3 氨肥法脫硫除塵技術

3.3.1 氨肥法脫硫

氨肥法脫硫處于濕法脫硫，通過化學反應使得煙氣從氣態轉變為液態。在脫硫過程中，當溫度與壓力保持在一定數值之后，煙氣與氨氣接觸，吸收質向吸收劑完成傳遞。在吸收二氧化硫的過程中傳遞速度相同，從而能夠達到氣體與液體的動態平衡。上述就是使用氨肥法脫硫除塵的基本原理。在脫硫過程中，由于氨分子與水分子不需要復雜的條件就能發生反應，因此可以使用溶液吸收濃度不高的二氧化硫，最終形成氨水化合物。氨水化合物用于后續對煙氣的脫硝工作。

3.3.2 氨肥法除塵操作流程

（1）讓煙氣中摻雜的粉塵以較高速度通過相應反應器的霧區，從而使粉塵向液膜高速運行。由于速度較高，因此會有對應的離心力產生。在離心力作用下，粉塵運動方向會出現變化。

（2）反應器在旋轉運動過程中會產生相應霧滴，使得粉塵貼近水膜，在這種情況下將水霧封鎖線的覆蓋范圍增大。

（3）利用高強磁化器對循環水進行相應磁化，提升脫硫效率，還能夠有效除掉粉塵顆粒。

3.4 催化煙氣脫硫除塵技術

3.4.1 脫硫技術

隨著對脫硫技術研究的不斷深入，煙氣脫硫的方法也逐漸增多，但原理大致類似，有較多共同點。例如，基于循環流化床原理的脫硫技術，利用消石灰粉為吸收劑，將煙氣與消石灰粉進行循環接觸，能夠吸收煙氣中的二氧化硫。

3.4.2 除塵技術

脈沖電子束去除煙氣中的粉塵效果較好，在電極兩端施加高電壓，當電極周圍有氣體介質出現時，高壓電能夠產生局部擊穿，產生放電，同時能夠得到非熱平衡等離子體。相較于其他脫硫除塵技術，使用脈沖電暈技術的成本較低，沒有二次污染，使用效果良好。脈沖電暈放電可以產生氧氣、過氧化氫等多種自由基，合理使用這些自由基，能夠吸收煙氣中的二氧化硫，或者與二氧化硫發生化學反應生成氣溶膠。應用效果相對不錯，有一定的市場發展空間。

除上述方法外，在煙氣處理中氯酸氧化脫硫技術也有所應用。使用這項技術進行煙氣除塵工作，需要配置好以氧化吸收塔和堿式吸收塔為主的相關設備。在具體應用過程中，需要先計算使用氧化劑氯酸的量，之后放入氧化吸收塔。當煙氣通過吸收塔時，能夠與吸收塔中的氯酸發生化學反應，從而將煙氣中的硫化物去除。使用氯酸氧化脫硫除塵技術最大優勢是整個操作流程相對簡單，對溫度以及環境沒有嚴格要求，還能夠保證煙氣的凈化程度，比較符合中小企業對煙氣排放治理的需求。使用氯酸氧化脫硫除塵技術有一點必須考慮，由于在脫硫過程中會得到廢酸，因此要對其進行相應處理后才能夠排放，防止對環境造成二次污染，具體處理流程可以參照前文的廢水處理。

4 總結

簡單介紹鍋爐排放煙氣中的成分，以及未處理的煙氣會對大氣和環境造成影響。在此基礎上研究分析多種煙氣脫硫除塵技術，對企業煙氣脫硫除塵工作開展有一定幫助。通過本文分析研究可以發現，目前，我國煙氣脫硫除塵技術發展較為全面也比較成熟，具備一定的商業應用潛力，能夠在鋼鐵行業進行廣泛應用。隨著我國對環保的重視，相關的脫硫除塵技術研究也會逐漸深入，不斷改進并完善煙氣脫硫除塵技術，實現可持續發展的目標。同時企業也應該積極建設人才隊伍，分析實際應用效果，完善改進現有煙氣脫硫除塵技術，不斷創新，使企業煙氣綜合治理能力邁上一個新臺階。