烟气脱硫除尘一体化技术

王宗海

（莱芜钢铁集团莱芜矿业有限公司，山东莱芜 271100）

0 引言

炼钢过程中锅炉燃煤会产生大量烟气，如果不经过相应处理直接排放，会对大气以及周边环境造成严重污染。排放的烟气成分复杂，其中二氧化硫含量最高、危害最大，因此要使用相关脱硫技术对烟气进行处理。烟气中除了有害气体，还掺杂着相当多的粉尘，粉尘也会对环境造成严重影响。因此要降低烟气对环境的污染，企业将锅炉产生的烟气排放前，需要对烟气进行相应脱硫处理，还要处理烟气中的粉尘，最大程度降低烟气带来的污染。

1 烟气污染的危害

锅炉燃烧的煤炭中含有硫元素，分为无机硫和有机硫。在高硫分煤中，硫多以硫铁矿的形式存在。硫铁矿、有机硫以及游离状态的硫都是可燃的，在燃烧过程中会生成二氧化硫、三氧化硫、水以及亚硫酸。其中硫酸盐中的硫难以分解提取，不能够燃烧，最终变为粉尘，部分金属类的硫酸盐还是能够在高温下分解。煤炭在燃烧过程中会产生二氧化硫，二氧化硫在锅炉以及排烟通道中会与其他物质发生一系列复杂的反应。二氧化硫在金属氧化物、金属盐以及其他物质的催化作用下会生成三氧化硫，通过进一步反应能够生成硫酸盐或者硫酸。在这个转化过程中，湿度对转化效率有明显影响，当相对湿度不足40%时，二氧化硫的化学反应速度较慢，当相对湿度超过70%时，二氧化硫的化学反应速度上升显著。由于生成物中含有硫，属于有害物质，严重影响人体以及环境。

（1）危害人体健康。二氧化硫带来的影响不是急性的，但其作用范围广，能够长期危害人体健康。通过慢性作用使人们患上多种呼吸道疾病，对青少年的免疫能力也有较大影响，使他们的抗病能力下降。

（2）对植物造成危害。二氧化硫能够破坏植物生长所需的叶绿素，影响植物生长。当空气中二氧化硫浓度超过0.2×10-6mg/m3，植物就会停止生长。如果长期处于高浓度的二氧化硫环境，农作物叶片就会开始变黄，同时伴随有烟斑，严重的会造成农作物大面积减产。

（3）对生态的影响。二氧化硫经过反应会形成酸雨，导致土地出现酸化，不能进行农作物的种植，对农作物以及森林生长产生不利影响。还使得湖水酸化，水中生物生长受到抑制等。

（4）腐蚀建筑物。重庆嘉陵江大桥所在地属于重度酸雨地区，同南京长江大桥相比，两者锈蚀程度比为5∶1，平均每年锈蚀掉0.16 mm，嘉陵江大桥每年钢结构维护费用高达20 万元。同时，对于混凝土建筑，外层的砂浆经过3 年左右酸雨的侵蚀，会出现石子外露。这对于古建筑等文化遗产带来的影响难以估计。

2 烟气脱硫技术

为了去除烟气中的二氧化硫，需要采取脱硫措施。目前有多种烟气脱硫方法，总地来说分为两大类。

2.1 干法脱硫

干法脱硫技术主要利用吸收剂分离烟气中的二氧化硫。通常在存放有害气体的反应器中加入吸收剂，利用吸收剂与二氧化硫发生化学反应的特性，将有害气体中的二氧化硫吸收掉，实现脱硫操作。这种方法操作起来相对简单，但受到吸收剂吸收效率的影响，脱硫成效不显著。

2.2 湿法脱硫

湿法脱硫利用一种碱性溶液，具体做法和干法脱硫类似，也是让试剂与二氧化硫发生反应，吸收烟气中的二氧化硫。但不同于干法脱硫，湿法脱硫的反应效率高并且吸收剂能够进行回收利用。这种方法也有不足之处，湿法脱硫应用过程中流程较多，并伴随有废水的产生。如果废水得不到及时有效处理，有可能会对其他水资源造成污染。因此使用湿法脱硫时，还需要同时配合使用相应的废水零排放处理技术。

2.2.1 废水排放

废水零排放处理技术中的零排放是指废水经过各种处理后不需要向外界排放，能够继续投入到生产中，实现循环利用，在一定程度上节约水资源，同时还不会对环境产生影响。废水零排放处理在理论上能够完成，但受制于各种因素以及当前技术，目前只能做到近零排放。其中，脱盐处理技术的使用是脱硫废水实现零排放的关键，由于废水中含盐量较高，不利于微生物生存，故通常不使用生物法进行脱盐，目前主流的还是使用物化处理法进行脱盐。

2.2.2 废水处理

蒸发法在废水零排放处理中应用较为广泛，其主要是利用蒸发器加热废水，令废水沸腾。废水中的水蒸发变成水蒸气后，冷凝成水重新利用。废水中的溶解性固体由于没有水分，会被浓缩结晶，最后被解析。使用蒸发法拥有较大操作空间，不需要对废水进行复杂的预处理，同时其传热系数也较高。但是蒸发法能耗以及前期投入成本较大，并且使用过程中设备内部容易结垢。要控制废水零排放处理的成本并维持系统正常运行，就必须对废水进行防结垢处理，对废水进行相应减量。例如，利用反渗透膜分离技术能够对脱硫废水进行减量化处理，从而在一定程度上减少废水零排放处理成本。

3 烟气脱硫除尘技术应用

3.1 电子束脱硫技术

通过合理使用电子束技术，也能有效去除烟气中的二氧化硫，减小烟气带来的污染。电子束脱硫技术属于干法脱硫中的一种，广泛应用于烟气治理工作。电子束脱硫技术主要通过高能电子束对排放的烟气进行照射，达到烟气脱硫的目的。工业级别的企业使用电子束对烟气进行脱硫，没有废水以及废渣等污染物的产生，而且得到的副产品能够当作工业化肥使用，能够为企业带来更多收入。

3.2 活性炭吸附脱硫技术

活性炭脱硫技术也属于干法脱硫中的一种，使用活性炭进行脱硫时，要按照以下步骤操作。

（1）在脱硫塔中放入适量的活性炭，这个量通常经过计算并结合实际情况得到。烟气中的二氧化硫经过脱硫塔之后因活性炭的存在而被吸附掉，再经过相关催化氧化作用，使二氧化硫变成吸附状态的硫酸，最后和活性炭一同进入分离塔。

（2）在分离塔中对含有硫酸的活性炭进行加热，基于硫酸在高温下能够热解再生的特性，将烟气中的二氧化硫去除并进行二次回收利用，不仅能够降低烟气污染，还能够为企业创造二次收益。

3.3 氨肥法脱硫除尘技术

3.3.1 氨肥法脱硫

氨肥法脱硫处于湿法脱硫，通过化学反应使得烟气从气态转变为液态。在脱硫过程中，当温度与压力保持在一定数值之后，烟气与氨气接触，吸收质向吸收剂完成传递。在吸收二氧化硫的过程中传递速度相同，从而能够达到气体与液体的动态平衡。上述就是使用氨肥法脱硫除尘的基本原理。在脱硫过程中，由于氨分子与水分子不需要复杂的条件就能发生反应，因此可以使用溶液吸收浓度不高的二氧化硫，最终形成氨水化合物。氨水化合物用于后续对烟气的脱硝工作。

3.3.2 氨肥法除尘操作流程

（1）让烟气中掺杂的粉尘以较高速度通过相应反应器的雾区，从而使粉尘向液膜高速运行。由于速度较高，因此会有对应的离心力产生。在离心力作用下，粉尘运动方向会出现变化。

（2）反应器在旋转运动过程中会产生相应雾滴，使得粉尘贴近水膜，在这种情况下将水雾封锁线的覆盖范围增大。

（3）利用高强磁化器对循环水进行相应磁化，提升脱硫效率，还能够有效除掉粉尘颗粒。

3.4 催化烟气脱硫除尘技术

3.4.1 脱硫技术

随着对脱硫技术研究的不断深入，烟气脱硫的方法也逐渐增多，但原理大致类似，有较多共同点。例如，基于循环流化床原理的脱硫技术，利用消石灰粉为吸收剂，将烟气与消石灰粉进行循环接触，能够吸收烟气中的二氧化硫。

3.4.2 除尘技术

脉冲电子束去除烟气中的粉尘效果较好，在电极两端施加高电压，当电极周围有气体介质出现时，高压电能够产生局部击穿，产生放电，同时能够得到非热平衡等离子体。相较于其他脱硫除尘技术，使用脉冲电晕技术的成本较低，没有二次污染，使用效果良好。脉冲电晕放电可以产生氧气、过氧化氢等多种自由基，合理使用这些自由基，能够吸收烟气中的二氧化硫，或者与二氧化硫发生化学反应生成气溶胶。应用效果相对不错，有一定的市场发展空间。

除上述方法外，在烟气处理中氯酸氧化脱硫技术也有所应用。使用这项技术进行烟气除尘工作，需要配置好以氧化吸收塔和碱式吸收塔为主的相关设备。在具体应用过程中，需要先计算使用氧化剂氯酸的量，之后放入氧化吸收塔。当烟气通过吸收塔时，能够与吸收塔中的氯酸发生化学反应，从而将烟气中的硫化物去除。使用氯酸氧化脱硫除尘技术最大优势是整个操作流程相对简单，对温度以及环境没有严格要求，还能够保证烟气的净化程度，比较符合中小企业对烟气排放治理的需求。使用氯酸氧化脱硫除尘技术有一点必须考虑，由于在脱硫过程中会得到废酸，因此要对其进行相应处理后才能够排放，防止对环境造成二次污染，具体处理流程可以参照前文的废水处理。

4 总结

简单介绍锅炉排放烟气中的成分，以及未处理的烟气会对大气和环境造成影响。在此基础上研究分析多种烟气脱硫除尘技术，对企业烟气脱硫除尘工作开展有一定帮助。通过本文分析研究可以发现，目前，我国烟气脱硫除尘技术发展较为全面也比较成熟，具备一定的商业应用潜力，能够在钢铁行业进行广泛应用。随着我国对环保的重视，相关的脱硫除尘技术研究也会逐渐深入，不断改进并完善烟气脱硫除尘技术，实现可持续发展的目标。同时企业也应该积极建设人才队伍，分析实际应用效果，完善改进现有烟气脱硫除尘技术，不断创新，使企业烟气综合治理能力迈上一个新台阶。