烟气脱硫技术综述

近年来，各地相继出现了严重的雾霾现象，雾霾的主要组成为二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物。二氧化硫作为雾霾中主要的的成分之一，其主要来源于工厂燃料燃烧烟气的排放，这在钢铁和火力发电行业表现的尤为明显。因此，如何有效控制与减少二氧化硫的排放已经成为社会关注的热点问题，而寻找节能的处理烟气中二氧化硫的方法也同样迫在眉睫。 
　　1 烟气脱硫技术分类 
　　1.1 干法烟气脱硫技术 
　　干法烟气脱硫技术是指脱硫吸收和产物处理均在干化状态下进行，反应产物也为干粉状。典型的干法烟气脱硫技术为等离子体法，其利用高压电源激发出等离子体，从而产生离子及自由基等具有强氧化性的活性粒子，二氧化硫短时间内被氧化成硫酸分子，在注入NH3的情况下，与NH3反应生成微小的粉粒硫酸铵。干法烟气脱硫技术还包括活性炭吸附法和粉煤灰吸附法等，干法烟气脱硫技术操作过程简单，无需废水处理，但其脱硫效率较低，反应速度较慢，适用于二氧化硫含量较低的环境。 
　　1.2 半干法烟气脱硫技术 
　　半干法烟气脱硫技术是指脱硫过程在干燥状态下进行、再生过程在湿态下进行或者脱硫过程在湿态下进行、处理脱硫产物的过程在干燥状态下进行。 
　　喷雾干燥法是一种典型的半干法烟气脱硫技术。鞍钢集团工程技术有限公司（公告号为CN203370454U）的一项有关烟气脱硫的中，采用旋转喷雾法来除去烟气中的二氧化硫，其工艺过程如下：生产过程中，烧结原烟气通过进口烟道进入顶部烟气分配器，经过顶部烟气分配器圆周布气后，使烧结原烟气在塔体内均匀分布。与此同时，一定浓度的脱硫剂浆液从浆液罐经过浆液管道进入旋转雾化器，脱硫剂浆液被雾化成极微小的液滴（30～80微米），均匀地被喷入塔体内，与脱硫烟气充分接触反应，烟气中的酸性物质很快被吸收中和，与此同时烧结烟气中热量迅速干燥喷入塔内的液滴，形成固体粉状料，完成雾化、吸收和干燥。 
　　循环流化床法是另一种典型的半干法烟气脱硫技术，其工艺过程为：将石灰浆或熟石灰粉喷入循环流化床中，与含有二氧化硫的烟气在流化床中充分混合反应，二氧化硫被去除，包含固体的烟气经过分离、除尘后通过烟囱排出，收集到的固体一部分返回流化床中循环使用，另一部分作为废渣处理。清华大学（公开号为CN103712207A）的一项有关烟气脱硫的中，采用了循环流化床法来除去烟气中的二氧化硫。 
　　1.3 湿法烟气脱硫技术 
　　湿法烟气脱硫技术是指含有吸收剂的溶液或浆液进行脱硫吸收的过程和产物处理的过程均在湿态下进行，其由于具备脱硫效率高、反应速度快以及运行可靠性高等优点而在市场上得到广泛运用。 
　　（1）石灰石/石灰-石膏法。石灰石/石灰-石膏法是传统的脱硫技术，也是目前世界上成熟、应用广泛的脱硫技术，脱硫剂为石灰石或石灰，也可使用同类性质的废弃物如电石渣等。威海鑫山集团有限公司（公开号为CN102949923A）的一项有关烟气脱硫的中，用石灰-石膏法脱除烧结工业烟气中的二氧化硫并回收石膏，其包括如下步骤：（a）将烧结工业含二氧化硫的烟气从吸收塔下部输入；（b）在吸收塔上部喷淋石灰溶液，含二氧化硫烟气自塔下部进入，烟气与石灰溶液在塔内逆流接触反应后，去除夹带的水雾由吸收塔顶部排出；（c）在吸收塔下部收集落下的浆液，将其排入循环池内经循环泵输送至吸收塔上部的喷淋装置循环喷淋，向循环池内通入空气，使循环池内浆液中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙；（d）当循环池内的硫酸钙浆液比重过1.16-1.20时，将其排入石膏脱水系统过滤得石膏，过滤后的溶液加入循环池内；（e）当循环池内的浆液pH值低于规定值时，向循环池内补充石灰溶液。石灰石/石灰-石膏法具有脱硫效率高、脱硫产物石膏可回收利用等优点，但是由于石膏的存在，系统中容易出现结垢和阻塞现象。 
　　（2）氨法。氨法烟气脱硫技术按照吸收液的再生方式可以分为：氨-酸法、氨-亚硫酸铵法和氨-硫酸铵法，其中，氨-硫酸铵法由于具有实际工业意义而得到较广泛的使用，其采用氨水作为吸收液，氨水与二氧化硫快速反应，脱硫效率较高，回收的硫酸铵经加工可制成氮肥使用。山西晋丰环保工程设计有限公司公开了一种氨法脱硫工艺（公开号为CN101579602A），氨法脱硫技术具有脱硫效率较高，回收的硫酸铵可进行废物利用，不对环境造成二次污染等优点，但是该法也具有很多缺点，例如氨水容易挥发，造成部分氨的损失，氨的成本较高，使脱硫成本增大，并且氨水容易对设备造成腐蚀。 
　　（3）双碱法。双碱法种类很多，其中常用的是钠钙双碱法，其是以钠碱溶液作为吸收液吸收二氧化硫，吸收了二氧化硫后的吸收液与石灰乳进行反应再生钠碱液。成都德美工程技术有限公司公开了一种钠钙双碱法烟气脱硫方法（公开号为CN10272820），包括以下步骤：（a）将含硫烟气通入至脱硫吸收塔中，利用脱硫吸收塔中的脱硫液吸收含硫烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的脱硫液称为富液；（b）将富液送入至氧化反应器，在氧化反应器中通入空气进行氧化，使得富液中的亚硫酸纳氧化成硫酸钠；（c）将氧化后的硫酸钠溶液送入至沉淀反应器内，在沉淀反应器中加入石灰水，硫酸钠与氢氧化钙反应生成水合硫酸钙沉淀和氢氧化钠；（d）分离水合硫酸钙沉淀和氢氧化钠溶液，水合硫酸钙沉淀经过处理后制成石膏，氢氧化钠溶液经过处理后制成脱硫液等待再次加入到脱硫吸收塔中。双碱法大的特点是吸收塔内为液相吸收，吸收液在再生池中进行再生，避免了塔内出现结垢现象，并且采用钠碱溶液作为吸收液，吸收效率高。该法的主要缺点是脱硫和再生反应比较复杂，整个系统进行运行的难度较大。 
　　2 烟气脱硫技术展望 
　　通过总结发现，烟气脱硫技术的发展已趋向于多样化，而湿法烟气脱硫技术中的石灰石/石灰-石膏法和氨法由于具备脱硫效率高、产物可回收利用的优点得到了广泛应用。但是上述两种方法也存在一些小的缺点，近年来，烟气脱硫领域的技术人员为了获得更好的脱硫效果对上述两种方法进行了的改进，相关的申请量也越来越多。另外，烟气中除含有二氧化硫外通常还含有多种污染物如氮氧化物和重金属等，未来有关脱除烟气中多种成分的申请也会明显增加。