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(fā)達(dá)國家煙氣脫硫技術(shù)成熟，應(yīng)用較廣，早在進(jìn)入121世紀(jì)前，已基本完成煙氣脫硫。我國從2012年大力推進(jìn)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(duì)霧霾治理強(qiáng)度的不斷提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煙氣脫硫工藝又有了新的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

關(guān)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(duì)環(huán)境污染問題重視程度不斷提高，環(huán)境問題日益成為人們主要關(guān)注的焦點(diǎn)之一，環(huán)境保護(hù)理念己深入人心。不斷加強(qiáng)污染源治理，減少社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，是我國工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)必須肩負(fù)起的重要職責(zé)。工業(yè)廢氣中的SO2是工業(yè)企業(yè)主要的污染源之一。做好煙氣脫硫處理，是國家環(huán)境保護(hù)工作的重要任務(wù)之一。隨著人們對(duì)脫硫技術(shù)的不斷研究，工礦企業(yè)廢氣脫硫方法己開發(fā)了幾十種，可按廢氣除硫系統(tǒng)中是否加入水和脫硫后廢物干濕的形態(tài)，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(shù)（DFGD）

干法煙氣脫硫技術(shù)（Dry Flue Gas DesulfurizationTechnology，DFGD）是指應(yīng)用化學(xué)方法固硫，把固體化學(xué)物質(zhì)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(yīng)達(dá)到脫硫目的。干法技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為除硫系統(tǒng)簡單，后產(chǎn)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(kuò)散，對(duì)煙道腐蝕小；但缺點(diǎn)是脫硫效率較低，工藝設(shè)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(jīng)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(shí)間內(nèi)被氧化成硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）分子與氨反應(yīng)最后捕集粉體，顆粒物經(jīng)凈化設(shè)備后，將處理后的氣體排入大氣。

該工藝在脫硫的同時(shí)還可脫硝，脫硫過程易于操作，副產(chǎn)品為硫銨和硝銨混合肥，在回收上有一定的優(yōu)勢(shì)，但有可能產(chǎn)生二氧化硫，污染物轉(zhuǎn)移、脫硫后副產(chǎn)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(yè)能耗。

2.2荷電干式吸收劑噴射脫硫系統(tǒng)（CDSI）

CDSI利用先進(jìn)技術(shù)使傳統(tǒng)干式吸收劑噴射反應(yīng)時(shí)間過長和反應(yīng)不完全兩個(gè)技術(shù)難題得到解決，此技術(shù)噴射系統(tǒng)包括一個(gè)噴射吸收劑的部分和一個(gè)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(yīng)吸收試劑，使吸收劑與廢氣中的SO2氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)得到固體粉狀反應(yīng)物，再經(jīng)后面的煙塵凈化器，從而使廢氣中的硫被除去了。

CDSI技術(shù)有脫硫設(shè)備投資小、脫硫率高、設(shè)備操作簡便可靠性強(qiáng)、建設(shè)面積小等優(yōu)點(diǎn)。且CDSI是純干法脫硫，不會(huì)造成二次污染。但也有脫硫劑品質(zhì)要求高，使得脫硫成本太高，從而不易推廣的缺點(diǎn)。

3 半干法煙氣脫硫技術(shù)（SDFGD）

3.1煙氣循環(huán)流化床技術(shù)（CFB）

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

3.2旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫（SDA）

這種方法是把石灰粉制漿變?yōu)槊摿騽〤a（OH）2噴入煙氣中，使之生成CaSO3，熱的氣體會(huì)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(yīng)除硫試劑運(yùn)用，其脫硫效率高，成本相對(duì)較低。由于回收系統(tǒng)簡單，這個(gè)方式除硫所需資金少，運(yùn)行費(fèi)用低。

3.3移動(dòng)床活性炭吸附法（BFIFW）

活性炭的表面活性高，在反應(yīng)時(shí)通入氧氣，氧氣把SO2氧化為SO3，活性炭又可吸附SO3與H2O反應(yīng)生成的H2SO4?；钚蕴课椒ǖ某蚵士蛇_(dá)到90%，其使用過的活性炭還可再生利用，通過加熱反應(yīng)：

再生的SO2可制成含硫物質(zhì)，再生的活性炭則可繼續(xù)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(jīng)過濃縮，制得濃硫酸。

4 濕法煙氣脫硫技術(shù)（WFGD）

4.1濕式石灰石歷灰——石膏法

這種方法作為國內(nèi)應(yīng)用最普遍的脫硫方法，其反應(yīng)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(shù)比較成熟，生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠，脫硫率高。此方法煙氣脫硫裝置在我國應(yīng)用最廣，一般在大型爐使用。但這種方法設(shè)備龐大、設(shè)備復(fù)雜、耗水量大、環(huán)保投入大，不適用于小型企業(yè)。

4.2氧化鎂法

氧化鎂起反應(yīng)原理為煙氣經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入吸收塔，在塔內(nèi)SO2與吸收液Mg（OH）2和MgS03反應(yīng)：

在生產(chǎn)中，常有少量MgSO3被氧化成MgSO4，MgSO3與MgSO4沉降下來時(shí)都呈水合結(jié)晶態(tài)。

這種方法脫硫率較高（一般在90%以上），終產(chǎn)物可利用再生手段來節(jié)約費(fèi)用，避免了廢物處理的麻煩，但比較復(fù)雜，費(fèi)用也比較高，且產(chǎn)生的鹽類物質(zhì)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(fā)的一種方法，在發(fā)達(dá)國家雙堿法煙氣脫硫技術(shù)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(yīng)液反應(yīng)使之再生。雙堿法結(jié)合加堿和加石灰兩種方法的優(yōu)勢(shì)，改良了這兩種除硫技術(shù)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(yīng)如下：

再生過程反應(yīng)如下：

Ca（OH）2+Na2SO3+H2O→2HaOH+CaSO3·H2O

副反應(yīng)：

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

NaOH可循環(huán)使用。

雙堿法有反應(yīng)過程不在吸收塔中進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，這使得反應(yīng)生成的固體不會(huì)堵塞塔的煙氣通道，減少了儀器的磨損，延長了設(shè)備的使用壽命，使得設(shè)備運(yùn)行安全可靠，減少了維護(hù)設(shè)備費(fèi)用的同時(shí)，提高了除硫的效率。但是這套系統(tǒng)的缺點(diǎn)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(tǒng)的運(yùn)行成本大。

5 我國煙氣濕法脫硫?qū)F霾的影響

我國對(duì)煙氣脫硫所采用的技術(shù)雖然多種多樣，但由于濕法脫硫技術(shù)先進(jìn)可靠，且我國技術(shù)儲(chǔ)備先進(jìn)完善，并有濕法技術(shù)適用性廣，特別是運(yùn)用于大型機(jī)組，除硫率很高，對(duì)煤的含硫量等品質(zhì)要求不高，適應(yīng)性廣，又加上其使用成本低于干法的優(yōu)點(diǎn)，所以我國絕大部分企業(yè)使用濕法脫硫技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(xué)者對(duì)濕法脫硫技術(shù)提出質(zhì)疑，認(rèn)為濕法脫硫雖然減少了SO2氣體直接對(duì)空氣造成的污染，但增加了其他方面對(duì)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(xì)煤灰和次生的硫酸銨、硝酸銨、硫酸細(xì)顆粒等，由于技術(shù)原因和無對(duì)此環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，目前沒有對(duì)此的管理要求。濕法脫硫后的煙氣會(huì)攜帶細(xì)顆粒物排入空氣，且排出的濕煙氣多為負(fù)電荷易吸附工廠和汽車排放的廢氣，經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生新的二次顆粒物PM2.5，形成霧霾。又由于：有的企業(yè)在實(shí)際操作中，為了降低不菲的煙氣脫硫廢水處理成本，不對(duì)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(fù)使用，造成可溶性硫酸鹽拋撒到空氣中：還有的企業(yè)為了省事或應(yīng)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等方式的檢查，過量投放石灰、石灰石等物質(zhì)，使得這些化學(xué)物質(zhì)無法反應(yīng)完全，會(huì)被煙氣沖到空氣中造成污染：而且經(jīng)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(kuò)散。由于以上等原因，濕法脫硫被不少學(xué)者反對(duì)，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)改進(jìn)脫硫工藝。

6 結(jié)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(jī)組使用濕法脫硫，而要求較低小型鍋爐機(jī)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(xué)者質(zhì)疑，對(duì)脫硫方式提出了新的要求。隨著科技的發(fā)展出現(xiàn)了如高效氣相煙氣脫硝技術(shù)、AO干法、活性焦法等新型脫硫工藝，雖然這些技術(shù)還存在著一些弊端，但讓我們有了新的選擇。