張和平

摘 要：煙氣中的SO2嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，危害人類及動植物的健康，導(dǎo)致出現(xiàn)大面積酸雨，腐蝕破壞建筑物，對人類的生存環(huán)境和生態(tài)環(huán)境危害巨大。因此，各國相繼研究開發(fā)了各種治理技術(shù)，致力于對SO2的治理。本文主要對濕法煙氣脫硫技術(shù)進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫; 工藝和設(shè)備; 研究進展

中圖分類號：S232文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

在相當(dāng)長的一段時間里，我國的能源將以消耗煤炭的火力發(fā)電為主。其裝機容量和發(fā)電量均占全國的80% 左右，是名副其實的煤炭消耗大戶。因此，我國的二氧化硫主要是來自于煤炭的大量燃燒，而火力發(fā)電產(chǎn)生的二氧化硫是大氣中二氧化硫的主要來源。能夠?qū)鹆Πl(fā)電中二氧化硫進行合理的控制，就能有效地減少酸雨發(fā)生，利于環(huán)境保護。對于促進火力發(fā)電的長期持續(xù)健康地發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境的全面協(xié)調(diào)發(fā)展具有十分重要的作用。

一、系統(tǒng)的組成及設(shè)備

1、系統(tǒng)組成

煙氣脫硫系統(tǒng)一般由石灰石與漿液制備系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)組成。這三部分需要根據(jù)具體的情況而定，可以外購石灰粉直接將其配成漿液，石膏的脫水需要根據(jù)市場來確定。煙氣脫硫系統(tǒng)包括以下部分：由煙氣通道、膨脹節(jié)、脫硫風(fēng)機、換熱器和脫硫塔等組成的煙氣系統(tǒng)；漿液循環(huán)系統(tǒng)，石膏漿的派出系統(tǒng)，強氧化系統(tǒng)，沖洗水系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)設(shè)備

煙氣系統(tǒng)最主要的系統(tǒng)是脫硫風(fēng)機，其類型有三種：離心風(fēng)機、動葉/靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機。各有各的特點，需要根據(jù)具體的情況進行選定。由于脫硫風(fēng)機與鍋爐的引風(fēng)機都是進行串行連接的，所以，它們的選型基本相同。有些時候也可以將他們合并為一臺。典型的脫硫系統(tǒng)，風(fēng)機的配置主要有四種：進口側(cè)、出口側(cè)、處理過的煙氣進口側(cè)、出口側(cè)。原煙氣進口側(cè)：煙氣是干的，溫度高，含有大量的粉塵，流量大，風(fēng)機的容量要大，耗電量高，磨損重。出口側(cè)：溫度低，煙氣量較少，需要注意兩個方面：由于密封氣體是濕氣，經(jīng)過反應(yīng)之后，會腐蝕設(shè)備；由于硫風(fēng)機在出氣口側(cè)，原煙氣處于負(fù)壓狀態(tài)，可能帶入部分濕煙氣，造成腐蝕。因此都需要進行防腐蝕。凈氣進口側(cè)：煙氣的溫度低，為飽和的濕潤氣，煙氣量較小，呈酸性，需要考慮防腐蝕，另外，由于凈氣側(cè)的壓力較大，如果密封性不好，可能造成濕潤氣泄漏，因此，出氣口側(cè)需要做防腐處理。凈氣出口側(cè)：溫度約在80 度左右，濕度較大，氣流量較大，氣壓較大，容易造成凈氣泄漏，需要考慮進行考慮防腐措施，并會造成脫硫率下降等后果。通過以上的敘述，可以得出：脫硫風(fēng)機需要優(yōu)先考慮原煙氣進氣口，雖然具有風(fēng)量大、能耗高等缺點，因風(fēng)機不需要防腐處理，成本相對較低，維護的任務(wù)較少，利于生產(chǎn)者的管理，同時，在國內(nèi)就能夠采購，利于實現(xiàn)國產(chǎn)化。

脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備。種類較為繁多，當(dāng)前使用廣泛的是空塔及其類似的設(shè)備?？账怯蓾{液槽、強氧化噴嘴、漿液攪拌器等組成，漿液槽分為氧化和結(jié)晶兩個部分，煙氣進入之后，與漿液進行充分地接觸，完成去塵，去二氧化硫的過程，此過程也叫絕熱蒸發(fā)過程，高溫?zé)煔饨?jīng)過不斷地蒸發(fā)，然后冷卻至絕熱飽和狀態(tài)，經(jīng)過捕沫器，通過氣液分離出塔。

漿液吸收二氧化硫之后，由于重力的作用，進入氧化區(qū)，在此完成大部分的反應(yīng)，并生成亞硫酸鹽，然后進行氧化，進入結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶成石膏晶體。里面設(shè)置有攪拌器，主要是用來提高對其的氧化，防止?jié){液結(jié)晶，保證系統(tǒng)的正常運行，并為石膏地濃縮創(chuàng)造條件。其主要的參數(shù)有：氣流速度，漿液速度，煙氣的溫度等。

二、主要的濕法煙氣脫硫技術(shù)

1、石灰石/石灰濕法脫硫工藝

石灰石/石灰濕法脫硫工藝是最早采用的煙氣脫硫工藝之一，廣泛應(yīng)用。根據(jù)脫硫產(chǎn)物處理方式的不同，分為石灰石/石灰拋棄法、石灰/亞硫酸鈣法和石灰/石灰石-石膏法3 種。石灰石/石灰拋棄法是以石灰石或石灰的水漿液作脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對含有SO2的煙氣進行噴淋洗滌，SO2與吸收劑中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣而將SO2除去。副反應(yīng)產(chǎn)品是未氧化的亞硫酸鈣和自然氧化產(chǎn)物石膏的混合物，無法進行再利用，只能以回填法或不滲透池存儲法拋棄，占用大量土地面積，把氣體污染轉(zhuǎn)化成了固體廢棄物污染，副產(chǎn)物得不到回收利用，這在資源日益缺乏的現(xiàn)在不值得提倡。

石灰-亞硫酸鈣法是利用石灰或石灰石生成漿料，將煙氣通入洗滌劑中，與之反應(yīng)，形成可利用的亞硫酸鈣。石灰/石灰石-石膏法是目前世界上最成熟、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，該工藝是用30% 的石灰或石灰石漿與含SO2的煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物硫酸鈣在洗滌液中沉淀下來，經(jīng)分離后以石膏的形式回收。石灰/石灰石法脫硫技術(shù)應(yīng)用廣泛，脫硫效果較好，且石灰石廉價易得，但整個脫硫裝置體積龐大，能耗較高，且脫硫后產(chǎn)品絕大多數(shù)棄置不用，造成硫資源的浪費，這與當(dāng)前倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟不符。

2、濕式氨法脫硫技術(shù)

濕式氨法脫硫即用氨水等氨類堿性溶液作為吸收劑吸收煙氣中的SO2的脫硫技術(shù)。在氨吸收法中，因吸收液再生方法不同而形成不同的脫硫方法，其中以氨-酸法、氨-亞硫酸銨法和氨-硫銨法比較成熟。氨-酸法是以氨水或碳酸氫銨水溶液為吸收劑來吸收SO2，吸收液亞硫酸鹽用酸分解( 如90% ～93%的硫酸) ，得高濃度SO2氣體，經(jīng)氨蒸發(fā)、常壓冷凍的液化處理，得無色透明的液體SO2，分解后的母液用來制取硫銨。氨-酸法具有工藝成熟、設(shè)備簡單、操作方便、可副產(chǎn)化肥等優(yōu)點。但該法需消耗大量的氨和硫酸，對不具備這些原料的冶金、電廠等部門，推廣應(yīng)用有一定困難。氨-亞硫酸銨法以碳酸氫氨等的水溶液為吸收劑，吸收SO2后吸收液不用酸分解，而是直接將母液加工成亞硫酸銨( 簡稱亞銨) 作為產(chǎn)品。氨-亞硫酸銨法流程簡單，可減少硫酸和氨的消耗，且氣氨、氨水和固體碳酸氫銨均可作為氨源，既可生產(chǎn)液體亞胺，又可以制取固體亞胺。氨-硫氨法是以工業(yè)氨水為吸收劑，將氨吸收后的含亞硫酸銨的母液直接用空氣氧化，制得副產(chǎn)品硫酸銨。該法和氨-亞硫酸銨法相比較是一種簡便的方法，但副產(chǎn)品硫銨銷路不好，存在治理經(jīng)濟不佳的問題。用氨作SO2的吸收劑，與其它堿類相比，主要優(yōu)點是脫硫費用低，脫硫劑利用率高和脫硫效率高，且吸收劑可以留在成品內(nèi)，以氮肥的形式使用。但氨易揮發(fā)，使吸收劑的消耗量增加。

3、雙堿法煙氣脫硫技術(shù)

雙堿法是用堿金屬鹽類，如NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3等水溶液作為吸收劑，與含SO2的煙氣在吸收塔中接觸發(fā)生反應(yīng)，煙氣中的SO2被吸收掉，然后脫硫廢液在另一反應(yīng)器中再與第二堿( 通常為石灰石或石灰) 反應(yīng)，使溶液得到再生，再生后的吸收液循環(huán)利用，同時產(chǎn)生亞硫酸鈣( 或硫酸鈣) 不溶性沉淀。根據(jù)脫硫過程中所使用的第一堿和第二堿的不同，雙堿法有多種組合，如鈉鈣雙堿法、堿性硫酸鋁法等，其中最常用的是鈉鈣雙堿法，它采用純堿吸收SO2，吸收液用石灰進行再生，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣的少量沉淀物，再生后的吸收液返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。與石灰石/石灰法相比，雙堿法的優(yōu)點是: 鈣基脫硫渣在反應(yīng)池中而非塔內(nèi)生成，大大減少結(jié)垢機會; 鈉基清液吸收SO2速率快，故可用較小的液氣比達(dá)到較高的脫硫率; 對脫硫除塵一體化技術(shù)而言，可避免未反應(yīng)完的石灰顆?；煸诔粱页氐幕以?，而提高石灰利用率。

結(jié)束語

總之，對于煙氣脫硫技術(shù)，還需要進一步改進現(xiàn)有工藝，探索新技術(shù)，開發(fā)新設(shè)備，開發(fā)新的脫硫吸收劑和性能優(yōu)良的新吸附劑，從而強化吸收效果，提高脫硫率，克服現(xiàn)有脫硫工藝及設(shè)備的缺陷，降低脫硫費用，以增進其推廣應(yīng)用; 其次，力求使煙氣脫硫工藝向著可回收利用和可再生脫硫方向發(fā)展，實現(xiàn)綠色、環(huán)保、高效脫硫，這也是煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢。

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