煙氣脫硫?qū)＠夹g(shù)綜述

曾小青（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510535）

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煙氣脫硫?qū)＠夹g(shù)綜述

曾小青
（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510535）

摘 要：由于霧霾等環(huán)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(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，本文對(duì)煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行了分類，并對(duì)典型的專利技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后對(duì)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展作了展望。

關(guān)鍵詞：煙氣；脫硫；干法；半干法；濕法

0　引言

近年來，全國(guó)各地相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)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(fā)電行業(yè)表現(xiàn)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(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，而尋找高效節(jié)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(shù)分類

1.1干法煙氣脫硫技術(shù)

干法煙氣脫硫技術(shù)是指脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干化狀態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物也為干粉狀。典型的干法煙氣脫硫技術(shù)為等離子體法，其利用高壓電源激發(fā)出等離子體，從而產(chǎn)生大量離子及自由基等具有強(qiáng)氧化性的活性粒子，二氧化硫短時(shí)間內(nèi)被氧化成硫酸分子，在注入NH3的情況下，與NH3反應(yīng)生成微小的粉粒硫酸銨。干法煙氣脫硫技術(shù)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(shù)操作過程簡(jiǎn)單，無需廢水處理，但其脫硫效率較低，反應(yīng)速度較慢，適用于二氧化硫含量較低的環(huán)境。

1.2半干法煙氣脫硫技術(shù)

半干法煙氣脫硫技術(shù)是指脫硫過程在干燥狀態(tài)下進(jìn)行、再生過程在濕態(tài)下進(jìn)行或者脫硫過程在濕態(tài)下進(jìn)行、處理脫硫產(chǎn)物的過程在干燥狀態(tài)下進(jìn)行。

噴霧干燥法是一種典型的半干法煙氣脫硫技術(shù)。鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司（公告號(hào)為CN203370454U）的一項(xiàng)有關(guān)煙氣脫硫的專利中，采用旋轉(zhuǎn)噴霧法來除去煙氣中的二氧化硫，其工藝過程如下：生產(chǎn)過程中，燒結(jié)原煙氣通過進(jìn)口煙道進(jìn)入頂部煙氣分配器，經(jīng)過頂部煙氣分配器圓周布?xì)夂?，使燒結(jié)原煙氣在塔體內(nèi)均勻分布。與此同時(shí)，一定濃度的脫硫劑漿液從漿液罐經(jīng)過漿液管道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)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(nèi)，與脫硫煙氣充分接觸反應(yīng)，煙氣中的酸性物質(zhì)很快被吸收中和，與此同時(shí)燒結(jié)煙氣中熱量迅速干燥噴入塔內(nèi)的液滴，形成固體粉狀料，完成霧化、吸收和干燥。

循環(huán)流化床法是另一種典型的半干法煙氣脫硫技術(shù)，其工藝過程為：將石灰漿或熟石灰粉噴入循環(huán)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(yīng)，二氧化硫被去除，包含固體的煙氣經(jīng)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(huán)使用，另一部分作為廢渣處理。清華大學(xué)（公開號(hào)為CN103712207A）的一項(xiàng)有關(guān)煙氣脫硫的專利中，采用了循環(huán)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(shù)

濕法煙氣脫硫技術(shù)是指含有吸收劑的溶液或漿液進(jìn)行脫硫吸收的過程和產(chǎn)物處理的過程均在濕態(tài)下進(jìn)行，其由于具備脫硫效率高、反應(yīng)速度快以及運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而在市場(chǎng)上得到廣泛運(yùn)用。

（1）石灰石/石灰-石膏法。石灰石/石灰-石膏法是最傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)，也是目前世界上最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)，脫硫劑為石灰石或石灰，也可使用同類性質(zhì)的廢棄物如電石渣等。威海鑫山集團(tuán)有限公司（公開號(hào)為CN102949923A）的一項(xiàng)有關(guān)煙氣脫硫的專利中，用石灰-石膏法脫除燒結(jié)工業(yè)煙氣中的二氧化硫并回收石膏，其包括如下步驟：（a）將燒結(jié)工業(yè)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(jìn)入，煙氣與石灰溶液在塔內(nèi)逆流接觸反應(yīng)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(huán)池內(nèi)經(jīng)循環(huán)泵輸送至吸收塔上部的噴淋裝置循環(huán)噴淋，向循環(huán)池內(nèi)通入空氣，使循環(huán)池內(nèi)漿液中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣；（d）當(dāng)循環(huán)池內(nèi)的硫酸鈣漿液比重超過1.16-1.20時(shí)，將其排入石膏脫水系統(tǒng)過濾得石膏，過濾后的溶液加入循環(huán)池內(nèi)；（e）當(dāng)循環(huán)池內(nèi)的漿液pH值低于規(guī)定值時(shí)，向循環(huán)池內(nèi)補(bǔ)充石灰溶液。石灰石/石灰-石膏法具有脫硫效率高、脫硫產(chǎn)物石膏可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，但是由于石膏的存在，系統(tǒng)中容易出現(xiàn)結(jié)垢和阻塞現(xiàn)象。

（2）氨法。氨法煙氣脫硫技術(shù)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(shí)際工業(yè)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(yīng)，脫硫效率較高，回收的硫酸銨經(jīng)加工可制成氮肥使用。山西晉豐環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司公開了一種氨法脫硫工藝（公開號(hào)為CN101579602A），氨法脫硫技術(shù)具有脫硫效率較高，回收的硫酸銨可進(jìn)行廢物利用，不對(duì)環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是該法也具有很多缺點(diǎn)，例如氨水容易揮發(fā)，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(duì)設(shè)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(jìn)行反應(yīng)再生鈉堿液。成都德美工程技術(shù)有限公司公開了一種鈉鈣雙堿法煙氣脫硫方法（公開號(hào)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(yīng)器，在氧化反應(yīng)器中通入空氣進(jìn)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(yīng)器內(nèi)，在沉淀反應(yīng)器中加入石灰水，硫酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)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(jīng)過處理后制成石膏，氫氧化鈉溶液經(jīng)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(diǎn)是吸收塔內(nèi)為液相吸收，吸收液在再生池中進(jìn)行再生，避免了塔內(nèi)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)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(diǎn)是脫硫和再生反應(yīng)比較復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行理想運(yùn)行的難度較大。

2　煙氣脫硫技術(shù)展望

通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展已趨向于多樣化，而濕法煙氣脫硫技術(shù)中的石灰石/石灰-石膏法和氨法由于具備脫硫效率高、產(chǎn)物可回收利用的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但是上述兩種方法也存在一些小的缺點(diǎn)，近年來，煙氣脫硫領(lǐng)域的技術(shù)人員為了獲得更好的脫硫效果對(duì)上述兩種方法進(jìn)行了大量的改進(jìn)，相關(guān)專利的申請(qǐng)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(guān)脫除煙氣中多種成分的專利申請(qǐng)也會(huì)明顯增加。

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