濕法煙氣脫硫現(xiàn)狀與展望

喬毅

摘要：介紹了回收二氧化硫的濕法煙氣脫硫技術的基本原理以及在我國的應用情況，包括：檸檬酸鈉法、亞硫酸鈉循環(huán)法、有機胺法煙氣脫硫技術、膜法煙氣脫硫技術、微生物法煙氣脫硫技術等，并對這些技術的發(fā)展做出展望。

關鍵詞：濕法;可回收;新技術;二氧化硫;煙氣脫硫

引言

煤炭對我國經(jīng)濟的發(fā)展發(fā)揮巨大的作用，然而，我國煤炭含硫量高，燃燒產(chǎn)生大量二氧化硫，危害人們的身體健康。雖然我國已經(jīng)使用天然氣、太陽能、核能等清潔能源，逐步減少煤炭的使用，但目前煤炭仍是主要的能源來源，消費量占一次能源總消費量的70%左右。在經(jīng)濟、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策下，減少二氧化硫的排放已成為時代的需求。因此，積極開展研究燃煤煙氣硫資源化綜合利用技術，對實現(xiàn)我國環(huán)境保護、節(jié)能減排及循環(huán)經(jīng)濟政策下的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標具有重要的意義。

一、濕法煙氣脫除和回收SO2技術原理及現(xiàn)狀

（一）亞硫酸鈉循環(huán)法

亞硫酸鈉循環(huán)法最早是20世紀60年代初由美國的wellman-Lord公司開發(fā)，也叫威爾曼羅德法。該法是以亞硫酸鈉為吸收劑，在低于60℃的條件下吸收煙氣中SO2生成亞硫酸氫鈉，當吸收液中的亞硫酸氫鈉達到一定濃度后，可在蒸發(fā)器中將吸收富液加熱到105℃～110℃ 得到SO2和亞硫酸鈉，從而實現(xiàn)吸收劑的循環(huán)利用和SO2的回收。

（二）我國應用情況

我國于1978年～1981年在湖南省會某發(fā)電廠進行亞硫酸鈉循環(huán)法半工業(yè)性試驗，處理氣 量50O00m3/h，脫硫率90%，回收純度99.8%的液態(tài)SO2，年產(chǎn)量為1300t。但是該裝置電耗較大，單位電耗隨煙氣中SO2濃度增高而降低。當SO2濃度為1～2mg/g，SO2電耗為367～625kW·h/t。

該廠應用的工藝已較成熟，脫硫率高，運行可靠，對脫硫塔塔型選擇的適應性大，但當煙氣中SO2濃度較低時，經(jīng)濟上不合算，并且流程長，堿耗大，投資高 。

（三）主要特點

該法吸收劑可循環(huán)利用，脫硫率高，脫硫劑再生過程耗能較少。但流程操作較為復雜，材質(zhì)要求比較嚴格、投資較大、運行費較高，吸收劑消耗量大，因而推廣應用受到限制。

二、有機胺法煙氣脫硫技術

有機胺法是一種新興的脫硫技術，加拿大聯(lián)合碳化公司于1988年首次進行Cansolv法脫硫技術開發(fā)并用于硫酸廠尾氣吸收處理SO2，但是直到1991年，Heusel and dbellaniti提 出用四乙二醇二甲醚為溶劑脫除SO2后，用有機溶劑脫除煙氣中SO2的方法才真正實現(xiàn)工藝化。有機胺法的核心是使用一種特殊的胺液作為吸收劑，與煙氣中的SO2反應生成一種銨鹽并組成緩沖體系繼續(xù)吸收SO2，吸收SO2后的富液可通過加熱氣提的方式再生，產(chǎn)生出的SO2氣體可用于制酸，吸收液則可返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。

（一）我國應用情況

我國對有機胺法脫硫技術的研究起步較晚，直到20世紀80年代北京工業(yè)大學的張有民等對有機胺脫硫技術進行了研發(fā)才見報道，隨后鄭州大學李華等、清華大學湯志剛等、洛陽石油化工工程有限公司煉制研究所和成都華西化工研究所等相繼對其進行了研究開發(fā)工作。

（二）主要特點

該法脫硫效率高，吸收液具有很好的穩(wěn)定性可長期循環(huán)使用，無二次污染，系統(tǒng)在弱酸性環(huán)境中運行對設備腐蝕性較小。但是有機胺溶液在常溫常壓下蒸汽壓比較高，吸收液容易揮發(fā)，不但會造成吸收液的損失還影響脫硫效率，此外有機胺法脫硫一次性投資較大，再生能耗成本較高;對煙氣SO2濃度有一定要求;高溫解吸過程中不但吸收劑易揮發(fā)，并且容易生成部分熱穩(wěn)定性鹽;處理氣量有限。

三、膜法煙氣脫硫技術

利用多孔膜將氣相和吸收液分開，煙氣中的SO2和CO2可通過微孔膜的開孔處與吸收液進行吸收傳質(zhì)，而其他氣體則被截留在氣相中。

（一）我國應用情況

膜法煙氣脫硫技術目前仍處在研究階段，實驗結(jié)果表明該技術能達到90%以上的脫硫率。而且實驗測試中未發(fā)生灰塵、NOx、CO2、 和HCl等可能引起的阻礙及膜管件中水冷凝等問題。因此，膜法煙氣脫硫技術是一種有巨大商業(yè)應用潛力的煙氣脫硫技術，它將成為濕法煙氣脫硫領域新的研究熱點。

（二）主要特點

膜吸收法是一種具有吸引力的新方法，它是膜技術與吸收過程相結(jié)合的一種新技術，其能耗低、操作簡單、投資省，不會造成吸收液污染，還可以從吸收液里回收硫資源。但我國膜的性能低，產(chǎn)值僅為世界市場的1/500，與發(fā)達國家相比差距還很大。膜污染問題還是膜技術研究中的一大障礙。

四、微生物法煙氣脫硫技術

微生物法煙氣脫硫是利用微生物水溶液或懸浮乳液吸收氣相中硫化物，然后利用微生物脫除液相中溶解的硫化物。微生物的凈化過程是先利用厭氧菌種將硫酸鹽還原為H2S，再經(jīng)過好氧菌種把H2S氧化成硫，后者再與金屬離子結(jié)合成硫化物沉淀。

（一）我國應用情況

目前，該法仍處于研究階段，根據(jù)王安等人的實驗表明，微生物能在液氣比為12.5L/Nm3下達到98%以上的脫硫率，而且脫硫率基本不受SO2濃度影響。微生物技術與化工技術相結(jié)合的煙氣脫硫技術，則是濕法煙氣脫硫技術的發(fā)展新點。王乃光等人的液相生化法實驗中，在日處理2000m3/h的試驗裝置上，完成了脫硫效率高達70%以上的中試試驗，這在國內(nèi)外都未見報導，這項技術把微生物脫硫技術研究推入了一個嶄新的階段。

（二）主要特點

該法比常規(guī)化學或物理脫硫方法的成本低，運行管理簡單，無二次污染。且隨著基因工程技術的成熟與應用，構建的高效脫硫工程菌將使微生物煙氣脫硫技術大有作為。但由于受到微生物基礎研究的限制，該技術在工業(yè)應用上存在困難，因工業(yè)化程度不高，仍處于研究階段。

五、煙氣脫硫技術的發(fā)展趨勢

隨著人們對環(huán)境治理的日益重視和工業(yè)煙氣排放量的不斷增加，投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術必將成為今后煙氣脫硫技術發(fā)展的主要趨勢。某一項新技術的產(chǎn)生都會涉及到很多不同的學科，因此，留意其他學科的最新進展與研究成果，并把它們應用到煙氣脫硫技術中是開發(fā)新型煙氣脫硫技術的重要途徑。隨著膜分離技術及生物技術的不斷發(fā)展，膜脫硫技術和生物脫硫等一系列高新、適用性強的脫硫技術將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫硫方法。

六、結(jié)論與展望

濕法脫硫技術是目前研究開發(fā)較長、脫硫效率高、應用廣泛的適用脫硫技術，主要應用于燃煤發(fā)電廠鍋爐、鋼鐵工業(yè)及有色冶金工業(yè)等行業(yè)。隨著拋棄法脫硫占用土地、容易產(chǎn)生二次污染等問題越來越嚴重，以及我國硫資源的短缺現(xiàn)狀，應當大力發(fā)展資源回收型脫硫工藝，目前該技術主要針對的是高濃度SO2煙氣，對低濃度SO2煙氣脫硫技術的工業(yè)化應用尚處于起步階段，技術尚未成熟。國家應該對低濃度SO2資源回收型脫硫項目進行試點研究。

參考文獻：

[1]李文龍.中國硫磺市場的統(tǒng)計與分析[J].硫酸工業(yè).2012.14（1）：1-4.

[2]余韜.低濃度二氧化硫煙氣制酸技術進展[J].硫酸工業(yè).2009.（4）：8-11.

[3]何濤.檸檬酸納法制液體二氧化硫[J].內(nèi)蒙古石油化工，2007，33（3）：23-25.

[4]王智友，陳雯，耿家銳，等.有機胺煙氣現(xiàn)狀[J].云南冶金，2009，38（1）：39-42.

[5]趙毅，周云，微生物技術在煙氣脫硫中的應用[J].電力環(huán)境環(huán)保，2008，24（1）：1-4.

[6]閆小紅，煙氣脫硫技術的應用及展望[J].循環(huán)經(jīng)濟建設.2009（7）：27.