脫硫技術的發展與研究現狀

楊雪梅 國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心

隨著我國工業經濟的發展和社會財富的積累，國家對環保的要求日趨嚴格，特別是水泥、鋼鐵行業等污染物排放大戶，其環保形勢更加嚴峻。根據2014 年7 月，國家發改委、環保部及國家能源局聯合印發的《煤電節能減排升級改造行動計劃》中明確要求東部11 省市新建燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值“50355”，中部 8 省市（含山西）新建機組原則接近或達到超凈排放限值，鼓勵西部地區接近或達到超凈排放限值。這就意味著燃煤電廠未來二氧化硫排放濃度需要達到35mg/Nm3的濃度限值[1]。燃燒后脫硫是目前技術最成熟、應用最廣泛、脫硫效率最高的控制手段。本文對現有的脫硫技術進行了歸類。

一、氨法脫硫

蔣和興[2]提供了一種雙氧化氨法脫硫裝置，通過設置煙氣熱交換裝置，將原煙氣先經該裝置與由脫硫塔排出的煙氣進行熱交換處理，使得原煙氣的溫度降低，從而降低對預洗塔制造工藝要求，節約成本，同時提高由煙囪排出的煙氣溫度，降低對煙囪的腐蝕，延長煙囪的使用壽命。

二、半干法脫硫

韓飆等[3]提出了一種半干法脫硫及除塵系統，利用半干法脫硫反應塔進行煙氣脫硫，并利用設置在半干法脫硫反應塔之后的復合除塵器進行煙氣除塵，包括半干法脫硫反應塔、復合除塵器和引風機；一方面可以提高煙氣除塵效果，另一方面可以保持排出煙氣的溫度，無須安裝煙氣換熱器等輔助設備，可以有效提高系統運行效率。

三、干法脫硫

對此，潘敏等[4]提出一種用于水泥行業干法脫硫脫硝副產物的處置系統，通過在活性焦爐反應塔的出氣口和水泥窯分解爐的三次風管之間建設的氣體輸送管，將活性焦再生過程中產生的含SO2再生氣返回水泥窯分解爐，生成水泥的組成成分硫酸鈣，無須附加其他副產物處置裝置，大幅度降低煙氣處置成本，拓寬了活性焦干法協同處置工藝在水泥行業煙氣處置中的應用；利用活性焦反應塔再生氣中含有活性焦脫硝過程中吸附的少量氨氣，將再生氣返回水泥窯分解爐中，作為SNCR 脫硝工藝補充氨源，避免了氨的逃逸，減少了氨氣的消耗；利用振動篩與水泥窯分解爐之間設置的輸料管，將活性焦運行過程中磨損產生的焦炭粉作為水泥窯分解爐的補充燃料輸送至分解爐，實現焦炭粉的綜合利用，且焦炭粉在分解爐中燃燒后的灰渣進入水泥熟料中，實現了焦炭粉吸附的重金屬的無害化處理。

四、電子束干法脫硫

利用電子束干法脫硫、氮氧化物是將溫度為150 攝氏度的排放氣體冷卻到70 攝氏度左右，根據氣體中二氧化硫及氮氧化物的濃度確定加入微量的氨量，然后將含有氨的混合氣體送入反應器。經電子束照射，排氣中的SO2和NOx受電子束強烈氧化，在極短時間內被氧化成硫酸和硝酸，這些酸與其周圍的氨反應生成（NH4）2SO4和NH4NO3的細微顆粒。電子束的電子數量對SO2和NOx的氧化反應起到非常大的作用，但是僅靠電子槍的發射數量不能很好的滿足氧化反應的需要。為了增大電子束的電子數量，更有效的氧化SO2和NOx，從而去除硫及氮氧化物，魏勝非[5]提出了互垂電子束反射諧振雪崩除硫硝系統，通過在反射壁涂有銻銫堿性金屬，使得電子槍發射出電子通過照射窗進入反應器，一部分電子同SO2和NOx分子相遇，對其進行氧化，另一部分電子束射到上反射壁，一個電子將激發出二個電子，激發后的電子絕大部分將射向下反射壁，再次由一個電子激發出二個電子，電子的數目將是電子槍發射出電子的二的二次方倍增加，即雪崩效應。由下反射壁產生的電子束在主負極板和主負極板的靜電場的作用下將加速射向主負極板，在反應器內將再次同SO2和NOx分子相遇，對其進行氧化；從而完成了去除硫及氮氧化物，并且吸附了處理過程中所產生的細微顆粒。

五、摻混脫硫劑脫硫

薛斌[6]提出了一種熄焦放散氣脫硫除塵工藝，將干熄焦放散氣在進入反應分離器之前，摻混脫硫劑，隨后從進口以切線方向水平進入反應分離器中部的導流管，在殼體內向下旋轉，觸到粉料后 向上旋轉，再從切線方向水平進入旋流器進口，在旋流管分離錐內向下旋轉，達到分離錐底部后形成向上旋轉氣芯，從旋流管尾氣出口排出進入尾氣匯集區，最后由尾氣出口排出，粉塵由旋流管尾管排出進入下部料倉；放散氣在殼體內向下和向上及在旋流管內向上和向下的旋轉過程中，脫硫劑與SO2充分接觸發生反應，將SO2從放散氣中脫除，同時在超重力的離心力作用下，把粉塵與放散氣中分離出來。

六、結論

煙氣脫硫發展至今，已經衍生出多種脫硫技術，脫硫技術的優劣將直接影響生產企業的經濟指標要求，這是經過全國化工企業生產企業多年的實踐，早已被證明了的一個現實問題。化工企業為了在激烈的市場競爭中謀求生存與發展，需結合自身的生產工況來選擇合適的脫硫技術與工藝，為企業帶來經濟效益。