濕法煙氣脫硫技術(shù)綜述

＊靳曉悅 劉雅舉＊

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院 河北 061100）

濕法煙氣脫硫技術(shù)綜述

＊靳曉悅 劉雅舉＊

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院 河北 061100）

近年來，大氣污染問題日益加劇，其根源煤炭是我國最主要的一次能源，隨著國家經(jīng)濟(jì)的增長，煤炭占我國一次能源消耗的70%以上。煤炭的燃燒產(chǎn)生的SO2是大氣的主要污染物之一。SO2的存在對自然生態(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑物都有一定程度的危害。脫除SO2成為環(huán)境保護(hù)的重中之重。本文將對現(xiàn)有的脫硫技術(shù)做出綜述，總結(jié)各種技術(shù)的優(yōu)缺點，為煙氣脫硫技術(shù)的選擇提供參考。

煙氣脫硫；SO2；脫硫技術(shù)；FGD

1.引言

我國排放的SO290%均來自于燃煤，近年來，我過每年的SO2排放量超過2000萬噸，酸雨污染面積逐步擴(kuò)大，對于我國農(nóng)作物、森林和人體的健康也造成巨大傷害，同時也對我國經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅。因此對SO2排放量的控制極為重要。本文主要針對現(xiàn)階段濕法脫硫技術(shù)做簡要的介紹，分析各種脫硫技術(shù)的優(yōu)缺點，以便于作為煙氣脫硫技術(shù)選擇的參考依據(jù)。

2.煙氣脫硫的主要技術(shù)

(1)煙氣脫硫主要技術(shù)的分類

①按階段分：

燃燒前：主要是采用物理法對煤進(jìn)行洗選；

燃燒中:主要是采用流化床方式燃燒；

燃燒后:即煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡寫為FGD）是目前應(yīng)用廣泛且最有效的脫硫方法。本文主要針對此類方法進(jìn)行論述。

②按煙氣脫硫過程或產(chǎn)物的干濕形態(tài)：

干法：電子束輻射發(fā)、荷電干試噴射脫硫法（CDSI法）、金屬氧化物脫硫法、回流式循環(huán)流化床法、活性炭吸附法等。

半干法：爐內(nèi)噴鈣增濕活化法（LIFAC法）、NID（New Integrated

Desulphurization）半干式FGD工藝。

濕法：石灰石(石灰)—石膏法、海水洗滌法、氨水吸收法、氧化鎂法、檸檬酸鹽吸收法等。

(1)濕法煙氣脫硫技術(shù)

①石灰石—石膏法

該方法的吸收劑是石灰石或石灰粉漿液, 石灰石經(jīng)過研磨成細(xì)小的顆粒與水均勻混合形成吸收漿液，煙氣和吸收漿液在吸收塔內(nèi)進(jìn)行氣液相接觸，在相界面進(jìn)行反應(yīng)，煙氣中的二氧化硫以及吸收液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成最終的產(chǎn)物石膏。大概工藝為分為以下幾個步驟：氣態(tài)二氧化硫與吸收漿液混合，溶解；二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸根離子；亞硫酸根離子生成硫酸根離子；生成的亞硫酸根離子與吸附劑漿液進(jìn)行反應(yīng)生成硫酸鹽；最后硫酸鹽從漿液中分離。

該法技術(shù)成熟，原料易得，且可以采用連續(xù)操作，脫硫效率一般達(dá)到90%以上,對煤種適應(yīng)性強(qiáng)，是目前世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)。

它的缺陷在于投資大，產(chǎn)物硫酸鈣的溶解度較小，容易發(fā)生結(jié)垢堵塞；對石灰漿制備要求高；流程復(fù)雜，且脫硫劑的利用率偏低；增加了脫硫劑和脫硫產(chǎn)物的處理費用，現(xiàn)階段石膏資源過剩，已成為二次污染。

②海水洗滌法

海水脫硫技術(shù)是利用海水的天然堿度來脫除煙氣中SO2的方法。海水洗滌法脫硫的原理是在脫硫吸收塔內(nèi)以海水作為脫硫劑逆行噴淋洗滌,煙氣中的SO2被海水吸收，凈化后的煙氣經(jīng)過除霧器的除霧、煙氣換熱器加熱之后再排放，SO2被海水吸收，在洗滌液中發(fā)生水解和氧化反應(yīng)，然后將洗滌液引入曝氣池，再通過提升pH值抑制SO2的溢出，經(jīng)曝氣處理后原來的SO32-被氧化成為理化性質(zhì)穩(wěn)定的SO42-并使海水的pH值與生化需氧量調(diào)整達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，最后排放進(jìn)入大海。

該方法的優(yōu)點是不產(chǎn)生廢棄物，具有工藝簡單、技術(shù)成熟、系統(tǒng)運行安全可靠、脫硫率較為理想和投資運行費用較低等特點，適用于一些沿海國家和地區(qū)，某些電廠也用冷卻水對二氧化硫進(jìn)行洗滌。缺點是對周圍的水域造成一定影響，對水域的生態(tài)環(huán)境造成破壞，不適用于環(huán)境質(zhì)量較敏感或者環(huán)保要求高的地區(qū)。

③氨水吸收法

氨吸收煙氣這一方法中，SO2是氣—液相或氣—氣相反應(yīng),傳質(zhì)阻力較小，因此反應(yīng)速度快，氨法近年在常被用于實際生產(chǎn)，經(jīng)過改進(jìn)脫硫效率最高可達(dá)98%。相對于應(yīng)用廣泛的石灰石法來說，氨吸收法反應(yīng)速率快，幾乎瞬間完成；該過程相對簡單，設(shè)備占地面積較小；脫硫的副產(chǎn)品硫酸銨是化肥的主要成分，硫酸銨的銷售收入能夠使運行成本降低；最重要的是該方法可以同時對煙氣進(jìn)行脫硝處理，脫硝其效率在20%～50%，也減少了后續(xù)對氮的氧化物處理的費用。

該方法的優(yōu)點是原料價格偏高且不便于運輸，成本偏高；對設(shè)備的腐蝕較嚴(yán)重，主要是化學(xué)腐蝕、結(jié)晶腐蝕和沖刷腐蝕；氨氣的逃逸以及會形成氣溶膠的問題等。

④氧化鎂法煙氣脫硫技術(shù)

氧化鎂法煙氣脫硫是用MgO漿液通過噴嘴霧化裝置噴進(jìn)吸收塔，這些小液滴幾乎可以覆蓋吸收塔的整個斷面，和塔內(nèi)的煙氣逆流接觸發(fā)生反應(yīng)，煙氣中的SO2被吸收經(jīng)過氧化，最終產(chǎn)物是亞硫酸鎂和七水硫酸鎂。

與鈣法相比鎂法脫硫過程優(yōu)點主要是反應(yīng)活性高。另外鎂法反應(yīng)產(chǎn)物硫酸鎂比鈣法產(chǎn)物硫酸鈣溶解度高，脫硫系統(tǒng)不容易結(jié)垢堵塞。如果采用氧化鎂循環(huán)工藝，產(chǎn)物的回收方法比較多樣化，可以回收SO2制取硫酸，高溫煅燒硫酸鎂生成二氧化硫和氧化鎂，其中MgO循環(huán)利用，能基本上解決固體廢棄物排放問題。

但是原料MgO產(chǎn)地主要分布于遼寧、山東等地，原料的供應(yīng)受限；氫氧化鎂的水化在國內(nèi)沒有比較完善的體系并且水化率都偏低，水化技術(shù)并未廣泛應(yīng)用，可供參考的文獻(xiàn)及動力學(xué)參數(shù)比較缺乏。

⑤檸檬酸鹽緩沖和溶液吸收法

檸檬酸鹽緩沖溶液吸收法是一種可再生的方法，在吸收過程中，檸檬酸鈉溶液從煙氣中吸收脫去SO2，被脫出的SO2可以在后續(xù)的工藝中轉(zhuǎn)換為元素硫。這一方法需要維持溶液的PH值在3～5之間，檸檬酸鹽恰好在這起到了緩沖作用。

優(yōu)點：該方法為的反應(yīng)只發(fā)生在氣液兩相中，這兩相都是連續(xù)相，傳質(zhì)阻力小；該方法的副產(chǎn)物是純度高達(dá)99.5的元素硫，生成的元素硫可以用于生產(chǎn)其他高價值的含硫化合物，可以以此回收成本；產(chǎn)物無二次污染問題，清潔環(huán)保等。

缺點：該方法一般只能用于煙氣中SO2含量較低的情況，對于二氧化硫含量較高的煙氣并不適用，所以應(yīng)用范圍相對較窄；其中涉及到的反應(yīng)比較多，所以工藝相對繁瑣，設(shè)計困難；溶液處于酸性條件下，對設(shè)備有輕微腐蝕，需要對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修。

3.結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)峻，但是我國仍是以煤炭為主要能源的國家，因此SO2的控制和治理成為熱點問題。國家應(yīng)該采取措施出臺相關(guān)的政策來控制SO2的排放，積極鼓勵相關(guān)工廠進(jìn)行排放后的治理并給予一定的補(bǔ)貼。我國對脫硫的研究也日漸成熟，脫硫技術(shù)也日趨完善。但是每種技術(shù)都有自身的局限性，客觀上講，沒有絕對完美的技術(shù)，因此在采取脫硫技術(shù)是要權(quán)衡利弊，對各種技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的比較及安全性分析。積極采取措選用取合適的脫硫技術(shù)來進(jìn)行煙氣處理，從而實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展。

[1]賈立軍,劉炳光．我國煙氣脫硫技術(shù)綜述[J]．鹽業(yè)與化工,2006, 35(5):35-39．

[2]鄧新云,肖懷秋,禹練英．我國燃煤煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展[J]．廣州化工,2008,36(1):24-27．

Summary of Wet Flue Gas Desulfurization Technology

Jin Xiaoyue, Liu Yaju
（Institute of Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Hebei, 061100）

Recently, the atmospheric pollution has become increasingly intensifying and the root-coal is the major primary energy in China, besides, along with the increase of national economy, the coal has covered above 70% of China’s primary energy consumption. The SO2produced from coal burning is one of the main gas pollutants. The existence of SO2has certain degree of damage to natural ecological environment, industrial and agricultural production, buildings. SO2removal has become the priority among priorities for environmental protection. In this paper, it has taken summary of the existing desulfurization technologies,besides, summarized the advantages and disadvantages of various technologies to provide reference for the selection of fuel gas desulfurization technologies.

fl ue gas desulfurization；SO2；desulfurization technology；FGD

T

A

靳曉悅（1996～）女，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院；研究方向：化學(xué)工程與工藝。

(責(zé)任編輯 牛玉娟)

劉雅舉（1978～）女，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院；研究方向：電子信息技術(shù)及應(yīng)用。

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工基金項目子課題：復(fù)雜背景下鵝膏菌屬圖像的自動識別（編號：LG201636）。