浅谈工业烟气脱硫技术分析

摘要：我国的能源以燃煤为主,燃烧过程中产生严重污染。SO2是造成大气污染的主要污染物之一。本文针对工业烟气的脱硫技术的研究进行综合性分析。

关键词：大气污染物； 烟气脱硫；技术

中图分类号：TF741.344文献标识码：A 文章编号：

引言：SO2是造成大气污染的主要污染物之一，有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保课题。占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染，如烟气中CO2是温室气体，SOx可导致酸雨形成，NOX也是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。

大气污染物的危害

大气污染物主要是通过呼吸道进入人体对人体健康造成危害的。其中对人体健康易造成严重危害的污染物包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物、CO以及氯气，他们危害人的机理如下：

烟尘的危害主要是在呼吸系统各部位上沉积，这是构成或加重人类呼吸疾病的重要原因。烟尘还是细菌等微生物依附之物 。二氧化硫易溶于水形成亚硫酸刺鼻粘膜和鼻粘膜，具有腐蚀性。对人的结膜和上呼吸道粘膜具有强烈刺激。常见的氮氧化物以NO和二氧化氮为主。他们都能刺激和损害呼吸系统，氮氧化物侵入肺脏伸出的肺毛细血管，引起肺水肿等。NO还易与血红蛋白结合，形成亚硝基血红蛋白，使使血红蛋白失去输氧能力。吸入过量的CO会消弱血红蛋白向人体各组织输送氧的能力，导致缺氧氯气对上呼吸道和眼睛会造成有害的影响，它会溶解在粘膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，次氯酸使组织受到强烈氧化，盐酸刺激粘膜发生炎性肿胀，大量分泌粘液，造成呼吸困难。

二、烟气脱硫技术进展

目前，烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种方法；其中最常用的是根据操作过程的物相不同，脱硫方法可分为湿法、干法和半干法。

2.1 湿法烟气脱硫技术

湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是用水或钙盐溶液作吸收剂吸收烟气SOx 的方法,一般钙硫比为1 时,脱硫效率可以达到90 % ,缺点是须建立水循环系统,防腐、烟气脱水问题突出。如氨法就是用氨(NH3?H2O) 为吸收剂吸收烟气中的SO2 ,其湿灰(中间产物) 为亚硫酸铵(NH4 ) 2SO3 和亚硫酸氢铵NH4HSO3。采用不同方法处理湿灰,还可回收亚硫酸铵(NH4)2SO3、石膏CaSO4?2H2O和单体硫S等副产物。由于回收系统工艺复杂、投资高等因素80%湿灰采用经济的抛弃法。常用的湿法烟气脱硫技术有间接的石灰石-石膏法、石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

（1） 间接石灰石-石膏法:

常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理：钠碱、碱性氧化铝(Al2O3・nH2O)或稀硫酸（H2SO4）吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。

（2） 石灰石／石灰-石膏法：

原理：是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaO3S）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90％以上。 石灰石／石灰-石膏法：

原理：是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaO3S）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90％以上。

(3)柠檬吸收法：

原理：柠檬酸(H3C6H5O7・H2O)溶液具有较好的缓冲性能，当SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99％以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。

另外，还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。

2.2 干法烟气脱硫技术

典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例，在高温下煅烧时，脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。常用的干法烟气脱硫技术有金属氧化物脱硫法、活性碳吸附法、电子束辐射法等。

（1） 金属氧化物脱硫法：

原理：根据SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4) 、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对SO2起吸附作用，高温情况下，金属氧化物与SO2发生化学反应，生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法，没有污水、废酸，不造成污染，该技术的关键是开发新的吸附剂。

（2） 活性碳吸附法：

原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3)，再与水反应生成H2SO4，饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生，同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和单质硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2吸附率达到95.8％，达到国家排放标准。

（3）电子束辐射法：

原理：用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)，进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。

以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研。

2.3 半干法烟气脱硫技术

半干法脱硫包括半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。 （1） 半干半湿法：

半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是：投资少、运行费用低，脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70％tn，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠。

（2） 粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:

技术原理：含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床，脱硫剂制成粉末状预先与水混合，以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内，与喷动粒子充分混合，借助于和热烟气的接触，脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率，而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求，在浆料的含湿量和反应温度控制不当时，会有脱硫剂粘壁现象发生。

（3） 烟道喷射半干法烟气脱硫:

该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫，不需要另外加吸收容器，使工艺投资大大降低，操作简单，需场地较小，适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液，浆滴边蒸发边反应，反应产物以干态粉末出烟道。

2.3.1半干法烟气脱硫原理

半干法烟气脱硫的反应机理涉及传热、传质及化学反应，主要包括：（1）反应物SO2从主流气体向颗粒表面的气相传质；（2）颗粒表面对SO2的吸收溶解，形成HSO3和SO32-离子；（3）Ca(OH) 2颗粒在液相中溶解；（4）钙与硫的液相反应，亚硫酸盐的析出。

从上可以看出，要控制烟气脱硫的效果就要从石灰的颗粒度、石灰浆液的pH值、石灰浆液与烟气的液气比、钙硫比、石灰浆液与烟气的接触时间、烟气中的含氧量着手。

三、结语 目前我国燃煤众多,烟气脱硫治理难度大、存在问题多及造成污染严重,成为我国当今令人关注的热点之一。SO2是造成大气污染的主要污染物之一，有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保。

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