雾霾治理与脱硫工艺的探析

李博 马西庆

摘 要：煙气脱硫是控制大气污染物排放、防止形成雾霾与酸雨的重要措施。世界发达国家烟气脱硫技术成熟，应用较广，早在进入121世纪前，已基本完成烟气脱硫。我国从2012年大力推进烟气脱硫至今，已基本完成烟气排放的脱硫处理全覆盖。随着我国对雾霾治理强度的不断提高以及科学技术的发展，烟气脱硫工艺又有了新的标准和要求。

关键词：烟气脱硫；湿法脱硫；雾霾治理

1 烟气脱硫概述

随着人们对环境污染问题重视程度不断提高，环境问题日益成为人们主要关注的焦点之一，环境保护理念己深入人心。不断加强污染源治理，减少社会生产活动对自然生态环境的负面影响，是我国工业生产企业必须肩负起的重要职责。工业废气中的SO2是工业企业主要的污染源之一。做好烟气脱硫处理，是国家环境保护工作的重要任务之一。随着人们对脱硫技术的不断研究，工矿企业废气脱硫方法己开发了几十种，可按废气除硫系统中是否加入水和脱硫后废物干湿的形态，烟气脱硫可分为干法、半干法、湿法3类。

2 干法烟气脱硫技术（DFGD）

干法烟气脱硫技术（Dry Flue Gas DesulfurizationTechnology，DFGD）是指应用化学方法固硫，把固体化学物质制成粉状或粒状催化剂、吸收剂或吸附剂来与烟气中的SO2反应达到脱硫目的。干法技术优点为除硫系统简单，后产物处理便捷不用处理废液、能效高。一般除硫后烟气温度高，有利于排放的废气在空气中扩散，对烟道腐蚀小；但缺点是脱硫效率较低，工艺设备购买所需资金量大，且占地面积不小，操作困难。

2.1电子束照射脱硫（ER）

此工艺方法是烟气经过冷却后，加入适量的氨，再由电子束照射使烟气中的SO2，NOx等气体在很短时间内被氧化成硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）分子与氨反应最后捕集粉体，颗粒物经净化设备后，将处理后的气体排入大气。

该工艺在脱硫的同时还可脱硝，脱硫过程易于操作，副产品为硫铵和硝铵混合肥，在回收上有一定的优势，但有可能产生二氧化硫，污染物转移、脱硫后副产物捕集困难等问题，且因要加装大型电子束照射装置，不好管理，加大了企业能耗。

2.2荷电干式吸收剂喷射脱硫系统（CDSI）

CDSI利用先进技术使传统干式吸收剂喷射反应时间过长和反应不完全两个技术难题得到解决，此技术喷射系统包括一个喷射吸收剂的部分和一个供给吸收剂的给料部分。它通过在废气烟道出口投入颗粒粉状的反应吸收试剂，使吸收剂与废气中的SO2气体产生化学反应得到固体粉状反应物，再经后面的烟尘净化器，从而使废气中的硫被除去了。

CDSI技术有脱硫设备投资小、脱硫率高、设备操作简便可靠性强、建设面积小等优点。且CDSI是纯干法脱硫，不会造成二次污染。但也有脱硫剂品质要求高，使得脱硫成本太高，从而不易推广的缺点。

3 半干法烟气脱硫技术（SDFGD）

3.1烟气循环流化床技术（CFB）

CFB是由德国研发的可用于大型使用燃煤为燃料的机组的半干法脱硫工艺。这种技术原理是循环流化床，把可与硫反应的合适的试剂内外循环，使吸收剂与烟气中SO2、SO3、 HC1、HF等气体间的传热传质较为强烈，提高了SO2与脱硫吸收剂间的反应效率、吸收剂的利用率和脱硫效率。

3.2旋转喷雾干燥法脱硫（SDA）

这种方法是把石灰粉制浆变为脱硫剂Ca（OH）2喷入烟气中，使之生成CaSO3，热的气体会把CaSO3烘干，干的CaSO3为粉状，被专门的除尘装置捕集下来，电石渣可以替换石灰粉作为反应除硫试剂运用，其脱硫效率高，成本相对较低。由于回收系统简单，这个方式除硫所需资金少，运行费用低。

3.3移动床活性炭吸附法（BFIFW）

活性炭的表面活性高，在反应时通入氧气，氧气把SO2氧化为SO3，活性炭又可吸附SO3与H2O反应生成的H2SO4。活性炭吸附法的除硫率可达到90%，其使用过的活性炭还可再生利用，通过加热反应：

再生的SO2可制成含硫物质，再生的活性炭则可继续使用。另一种方法是将活性炭微孔中的H2SO4用水洗涤出来得到稀硫酸，再经过浓缩，制得浓硫酸。

4 湿法烟气脱硫技术（WFGD）

4.1湿式石灰石历灰——石膏法

这种方法作为国内应用最普遍的脱硫方法，其反应原理为：

脱硫中后形成的CaSO4·2H2O可制备为石膏制品。

该脱硫方法技术比较成熟，生产运行安全可靠，脱硫率高。此方法烟气脱硫装置在我国应用最广，一般在大型炉使用。但这种方法设备庞大、设备复杂、耗水量大、环保投入大，不适用于小型企业。

4.2氧化镁法

氧化镁起反应原理为烟气经过预处理后进入吸收塔，在塔内SO2与吸收液Mg（OH）2和MgS03反应：

在生产中，常有少量MgSO3被氧化成MgSO4，MgSO3与MgSO4沉降下来时都呈水合结晶态。

这种方法脱硫率较高（一般在90%以上），终产物可利用再生手段来节约费用，避免了废物处理的麻烦，但比较复杂，费用也比较高，且产生的盐类物质有可能造成二次污染。

4.3双碱法

双碱法是由美国的公司开发的一种方法，在发达国家双碱法烟气脱硫技术是一种主要的脱硫工艺。它是利用苛性碱吸收SO2，再利用石灰与反应液反应使之再生。双碱法结合加碱和加石灰两种方法的优势，改良了这两种除硫技术的不足。其操作过程分3段：吸收、再生和固体分离。吸收常用的碱是NaOH和Na2CO3，反应如下：

再生过程反应如下：

Ca（OH）2+Na2SO3+H2O→2HaOH+CaSO3·H2O

副反应：

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

NaOH可循环使用。

双碱法有反应过程不在吸收塔中进行的优点，这使得反应生成的固体不会堵塞塔的烟气通道，减少了仪器的磨损，延长了设备的使用寿命，使得设备运行安全可靠，减少了维护设备费用的同时，提高了除硫的效率。但是这套系统的缺点是比单一的湿式石灰石/石灰一石膏法脱硫工艺的投资大很多，而且整套系统的运行成本大。

5 我国烟气湿法脱硫对雾霾的影响

我国对烟气脱硫所采用的技术虽然多种多样，但由于湿法脱硫技术先进可靠，且我国技术储备先进完善，并有湿法技术适用性广，特别是运用于大型机组，除硫率很高，对煤的含硫量等品质要求不高，适应性广，又加上其使用成本低于干法的优点，所以我国绝大部分企业使用湿法脱硫技术。据统计，湿法脱硫占我国脱硫方式的91%。但随着我国雾霾问题的不断加重，有不少学者对湿法脱硫技术提出质疑，认为湿法脱硫虽然减少了SO2气体直接对空气造成的污染，但增加了其他方面对空气的污染，是造成雾霾的主要原因之一。采用湿法脱硫，尽管大部分二氧化硫被脱除，但湿烟气里携带残留的细煤灰和次生的硫酸铵、硝酸铵、硫酸细颗粒等，由于技术原因和无对此环保标准，目前没有对此的管理要求。湿法脱硫后的烟气会携带细颗粒物排入空气，且排出的湿烟气多为负电荷易吸附工厂和汽车排放的废气，经过一系列物理化学反应，会产生新的二次颗粒物PM2.5，形成雾霾。又由于：有的企业在实际操作中，为了降低不菲的烟气脱硫废水处理成本，不对湿法脱硫的废水中溶解的硫酸盐作去除处理，而是将溶有大量硫酸盐的废水反复使用，造成可溶性硫酸盐抛撒到空气中：还有的企业为了省事或应对自动监测等方式的检查，过量投放石灰、石灰石等物质，使得这些化学物质无法反应完全，会被烟气冲到空气中造成污染：而且经过湿法脱硫排出的烟气普遍温度低、湿度大，不利于污染物扩散。由于以上等原因，湿法脱硫被不少学者反对，认为应当改进脱硫工艺。

6 结语

目前，我国湿法脱硫和干法脱硫都有安装使用，一般大型锅炉机组使用湿法脱硫，而要求较低小型锅炉机组采用干法脱硫。占我国脱硫方式91%的湿法脱硫，由于其天生“带盐”的特性，被不少学者质疑，对脱硫方式提出了新的要求。随着科技的发展出现了如高效气相烟气脱硝技术、AO干法、活性焦法等新型脱硫工艺，虽然这些技术还存在着一些弊端，但让我们有了新的選择。