烟气脱硫技术的发展现状与趋势

刘斌

摘要：为时工业生产中的硫污染能够坚强，就得采用先进、科学的方法来处理排放的二氧化硫。近些年人们的环保意识逐渐加强，相关工业生产制度也更加严格，我国大多数工厂将烟气脱硫技术加入了生产工艺中，在很大程度上改善了我国的大气污染。本文主要分析了烟气脱硫技术的发展现状与趋势，仅供参考。

关键词：烟气脱硫；现状；发展趋势

中图分类号： C35 文献标识码： A

二氧化硫是造成酸雨的主要原因，同时也是形成PM2. 5的前体物质，是雾霾天气的重要成因之一。2011 年8 月，国务院发布的《“十二五”节能减排综合性工作方案》中明确提出了约束性指标: 二氧化硫在“十一五”末的基础上减排8%。2011 年12 月，《国家“十二五”环境保护规划》公布，为达到减排8%的目标，二氧化硫排放量要由2010 年的2267. 8万t 降低到2015 年2086. 4 万t。与此同时，我国的煤炭消费量预计将由2010 年的30 亿t 增长到2015 年的38 亿t 左右。因此，二氧化硫减排任务十分艰巨。

一、烟气脱硫的基本原理

烟气中的SO2 实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。烟道气脱最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，Cao)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。

所用的碱性物质与烟道气中的SO2发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。

SO2与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术)，或在固体碱性物质的湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。

在湿法烟气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解性则好得多。

在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸收剂或使烟气穿过碱性吸收剂床喷入烟道气流中，使其与烟道气相接触。无论哪种情况，SO2都是与固体碱性物质直接反应，生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中，水被加入到烟道气中，以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜，SO2溶入液膜，加速了与固体碱性物质的反应。

二、烟气脱硫相关技术政策及规范

国家环保部2010 年环发23 号文HJ-BAT-001《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南( 试行) 》及国家环保部2011 年环发405 号文《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策( 修订征求意见稿) 》，鼓励发展石灰石/石灰－ 石膏法、氨法、烟气循环流化床法三种脱硫工艺。

烟气脱硫工艺设计遵循的工程技术规范有：HJ /T 179—2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰－ 石膏法》，适用于400 t /h( 100 MW) 及以上锅炉，脱硫效率不低于95%; HJ 2001—2010《火电厂烟气脱硫工程技术规范氨法》，适用于100 MW 及以上机组，脱硫效率不低于95%，氨逃逸浓度低于10 mg /m3，氨回收率不小于96. 5%; 《火电厂烟气脱硫工程技术规范海水法》( 2013 年2 月征求意见稿) ，适用于单机容量300 MW 及以上滨海火电厂，脱硫效率不低于95%; HJ /T 178—2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范烟气循环流化床法》，适用于65 ～ 1025 t /h ( 15 ～ 300 MW) 锅炉，脱硫效率不低于85%;以及HJ 462—2009《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》。

根据以上国家烟气脱硫相关技术政策，石灰石/石灰－ 石膏法脱硫工艺、海水脱硫法和氨法脱硫工艺属于湿法脱硫，脱硫效率高，二氧化硫减排效果显著，是国家重点鼓励支持发展的工艺技术路线。

三、我国烟气脱硫技术的发展现状

现阶段，我国大多数工厂开始运营烟气脱硫技术，而很多地方的大气污染在这几年也都在一定程度上得了改善。不过，不同的地区和工厂，其,所采用的烟气脱硫技术也是不一样的，就现下发展中运用较多的就是干法烟气脱硫技术、湿法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术这三种技术。

（一）干法脱硫技术

在干的状态下对脱硫吸收和产物处理，就是干法烟气脱硫技术，这种方法的运行流程较短，并且不会排出污水废酸等有害物质，由于净化后烟气的温度较高，使得烟囱的排气扩散较快较彻底，使设备的腐蚀率降低，这是干法脱硫技术的优点。但是这项技术也有其不足之处，在干法和半干法脱硫技术中，都是使用石灰为脱硫剂，石灰的钙和硫的比例较高，因此，相对于湿法来说，干法和半干法的脱硫效率和脱硫剂的利用率较低。喷钙循环流化床反应器、电子束照射法。炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺和荷电干式吸收剂喷射脱硫法等在干法脱硫技术中比较常见。

（二）湿法脱硫技术

在湿的状态下，利用液体或者浆状吸收剂对脱硫或者脱硫产物进行处理，就是湿法烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫的技术的优点是：脱硫过程中发生反应的速度较快，设备较为简单，脱硫的效率较高，钙和硫的比例较低等。缺点是:对设备的腐蚀较为严重，占地面积和进行投资的运行费用相对较高，容易造成二次污染等。在湿法烟气脱硫技术中，烟气温度的降低使得烟气向外扩散受到影响，在对同等量的烟气进行处理时，利用湿法净化系统的投资要比半干法高出三分之一。石灰石—石膏法、氧化镁法、磷铵肥法、双碱法、海水脱硫法等湿法烟气脱硫技术比较常见。

（三）半干法脱硫技术

半干法烟气脱硫技术主要是将湿法和干法脱硫的技术特点相结合，在吸收装置中放入湿态吸收剂，烟气的热量将吸收剂干燥的过程中，与其中的二氧化硫反应，致使生成亚硫酸钙，最后变成干粉状物质。烟气循环流化床烟气脱硫技术、增湿灰循环脱硫技术以及旋转喷雾干燥法等在半干法脱硫技术中比较常见。

四、我国烟气脱硫技术的发展趋势

（一）有机胺脱硫

有机胺法是在化工行业脱除硫化氢的工艺上发展起来的，在有色金属、化工、电力等工业领域中得以运用。化学平衡和再生之间的关系是有机胺脱硫的精华所在。有机胺脱硫工艺主要由烟气净化、吸收工序、解吸工序和后续硫酸装置等组成。该工艺可处理的烟气范围广，系统脱硫效率可达到99% 以上，处理烟气二氧化硫含量在0. 08% ～ 14%，副产物为98%浓硫酸，是重要的化工原料，符合循环经济的理念。目前，我国第一套工业化有机胺脱硫工程正在贵州福泉电厂( 2 × 660 MW 级机组) 建设中，预计2013年内投产，总投资近8 亿元。有机胺脱硫工艺流程长，需配套下游硫酸装置，一次投资较大，经济性和运行可靠性待工程投产后检验。有机胺脱硫工艺适合于高硫煤及电厂附近有较大硫酸需求的场合。

（二）脱硫添加剂

湿法脱硫是当今世界上最主要的烟气脱硫技术，向湿法脱硫系统中加入脱硫添加剂能够提高脱硫效率、提高吸收剂的利用率以及降低系统的投资和运行费用。对于石灰石－ 石膏法，在脱硫吸收液中加入添加剂，可以有效促进石灰石的溶解，提高石灰石活性成分利用率，强化气液相传质效果，从而提高脱硫效率。添加剂分为无机添加剂和有机添加剂，对于湿法脱硫系统，与无机添加剂相比，有机添加剂不但能够提高脱硫效率和吸收剂利用率，而且可以防止脱硫系统的结垢和腐蚀。

（三）生物脱硫

化石燃料中70% 的硫是以杂环化合物形式存在，包括苯并噻吩、二苯并噻吩及其他噻吩。生物脱硫的原理是利用烟气中的二氧化硫通过吸收塔或水膜除尘器转化为亚硫酸盐、硫酸盐; 在厌氧环境及有外加碳源的条件下，硫酸盐还原菌( SＲB) 将亚硫酸盐、硫酸盐还原成硫化物; 然后再在有氧条件下，好氧微生物将硫化物转化为单质硫，实现二氧化硫的脱除。Walter 等人研究表明，与脱硫效率密切相关的因素有3 个：（1） 微生物对碳氢化合物的依附情况。（2）物质的扩散。（3）辅助吸收机制。生物脱硫技术具有操作温度和压力低，投资较少，无废料排出等优点，具有广阔的应用前景。在我国已有成功工程应用案例。生物脱硫的难点是要合理解决烟气温度较高和生物法脱硫常温操作之间的矛盾，培育更适于烟气脱硫的耐高温脱硫菌。

结语

总而言之，硫污染在我国的工业生产中已经非常严重，而当前大多数工厂都已具备一定的脱硫技术和措施，能够有效的环节硫污染。不过，现有的烟气脱硫技术还有很多的不足之处，需要我们结合实际情况进一步的做出科学的研究和分析，使得“硫污染”转变成“硫资源”。

参考文献：

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