淺析中小型燃燒煙氣脫硫技術(shù)及工藝

袁海雷

（南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司,南京210009）

0 引言

煙氣脫硫指在燃燒所產(chǎn)生的煙氣中進行脫硫的技術(shù)和工藝，目前煙氣脫硫技術(shù)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(yīng)，減少酸雨形成，如何保護空氣質(zhì)量大氣環(huán)境是當(dāng)前長時間內(nèi)環(huán)境保護的重點,目前控制二氧化硫污染的技術(shù)工藝很多，諸如改善能源的結(jié)構(gòu)組織系統(tǒng)、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(shù)。

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(chǎn)物的干濕形態(tài)分為濕法、半干法、干法這三大類脫硫工藝。根據(jù)物理及化學(xué)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(yīng)用化學(xué)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(chǔ)的鈣化法脫硫，以MgO為基礎(chǔ)的鎂化法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉化法，以NH3為基礎(chǔ)的氨化法，以有機堿為基礎(chǔ)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(tài)或濕潤的狀態(tài)下進行脫硫和處理脫硫產(chǎn)物的技術(shù)工藝，該方法具有脫硫的化學(xué)反應(yīng)快、需要的設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在化學(xué)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(nèi)濕法脫硫應(yīng)用較多未來發(fā)展方向是如何降低其運行維護成本和解決其化學(xué)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(chǎn)物處理均在相對干燥的狀態(tài)下進行，該工藝具有污染小、腐蝕性低，對設(shè)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(yīng)速度較慢、進行脫硫工藝需要的設(shè)備龐大等。如果能提高其脫硫效率，加快其脫硫反應(yīng)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(shù)是指所用的脫硫劑在干燥狀態(tài)下進行脫硫、在濕態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程），或者是在濕態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。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(fù)雜，處理工藝較繁瑣。

2 煙氣脫硫反應(yīng)原理

煙氣脫硫的原理即是一個酸堿中和的化學(xué)反應(yīng)過程，適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)通過與煙氣中的SO2反應(yīng)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(zhì)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(zhì)由于材料屬性不同反應(yīng)過程不同使用較少。酸堿中和過程中堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物。SO2與堿性物質(zhì)間的反應(yīng)在堿性的溶液中發(fā)生的即為濕法煙氣脫硫，在固體堿性物質(zhì)的表面發(fā)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(xué)反應(yīng)

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，堿性物質(zhì)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(fā)生反應(yīng)生成稀酸溶液，然后與溶液中的堿性物質(zhì)進行中和反應(yīng)，隨后化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)

干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)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(yīng)。固體堿性物質(zhì)使用前使其疏松細碎反應(yīng)過程中SO2與固體堿性物質(zhì)直接反應(yīng)，生成相應(yīng)的亞硫酸鹽和硫酸鹽完成脫硫化學(xué)反應(yīng)。半干法脫硫過程中在煙道氣中加入適量水，與水反應(yīng)使固體堿性物質(zhì)顆粒的表面形成液態(tài)保護膜，SO2能溶入液膜中以達到加快脫硫反應(yīng)的目的。

3 其他煙氣脫硫技術(shù)及工藝

隨著科技發(fā)展各種新材料新工藝的出現(xiàn)脫硫技術(shù)及工藝也的到了大力發(fā)展，脫硫技術(shù)工藝更節(jié)能更環(huán)保，脫硫效果更高，為創(chuàng)造更美好的大氣空間環(huán)境打下了基礎(chǔ)。

3.1 吸附法煙氣脫硫技術(shù)

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(xué)吸附，當(dāng)煙氣中存在著氧氣和水蒸氣時與SO2化學(xué)反應(yīng)明顯?；钚蕴勘砻娲呋瘜O2與O2的反應(yīng)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(tǒng)技術(shù)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(yīng)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(qū)的靜點效應(yīng)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(yīng)幾率變大達到脫硫目的。

3.3 等離子體法脫硫技術(shù)

等離子體法脫硫技術(shù)是20 世紀70 年代發(fā)展起來的脫硫技術(shù)。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(chǎn)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(shù)含量高工藝復(fù)雜。目前，該技術(shù)已進入大規(guī)模工業(yè)試驗階段，其優(yōu)點是, 設(shè)備簡單、操作簡便。

4 結(jié)論

煙氣脫硫系統(tǒng)是一個龐大的化學(xué)鏈反應(yīng)系統(tǒng)，利用好各種酸堿材料的化學(xué)反應(yīng)特性降低系統(tǒng)總能耗和減少環(huán)境污染。充分了解我國脫硫技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，深刻認識硫化物對環(huán)境的危害與影響，采用合理的煙氣脫硫技術(shù)和相關(guān)工藝為減少環(huán)境污染為國家的發(fā)展做出貢獻。

[1]王永軍．煙氣氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用[J]．中國勘探設(shè)計，2010（09）：61-63.

[2]鄧新云,肖懷秋,禹練英.我國燃煤煙氣脫硫技術(shù)研究進展[J].廣州化工,2008(01):24-27.