常见烟气脱硫技术研究

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摘要：种种烟气脱硫技术在脱除SO2的过程之中有不同的经济、社会和环保效益，但是也存在各种不足。本文主要简要论述了常见的几种烟气脱硫技术。

关键词：烟气脱硫；环境保护；大气污染

中图分类号： R122.7文献标识码： A

引言

SO2是造成气污染的主要污染物之一，对其进行有效控制工业烟气之中SO2是当前亟需解决的环保问题。依据我国环保统计，每一年种种煤以及资源冶炼会产生大概2158.7万t的二氧化硫（SO2），高居世界第１位，在这之中工业来源排放量会达到1800万t，占总排放量的83％。其中我国目前的一次能源消耗中，煤炭占76％，在之后的几年之内有上扬的趋势。而我国每年排入大气的87％的SO2则主是来源于煤的直接燃烧。在我国工业化进程的逐渐加快的背景之下，SO2的排放量也逐渐增多。

1、生物烟气脱硫法

二氧化硫被吸收的工作原理往往烟气中存在的二氧化硫会通过吸收塔或者水膜除尘器溶解成水并且转化为硫酸盐、亚硫酸盐等。并且硫酸盐还原菌通常还会在厌氧的坏境或有外涉碳源的情况下将硫酸盐、亚硫酸盐进进一步氧化还原成硫化物。然后再通过微生物的作用在好氧的条件下转化为单质硫，这时就可以将硫从系统中出去了。所以说，生物脱硫过程为二氧化硫的吸收过程和含硫吸收液的生物脱硫两个阶段。微生物脱硫技术可以适用于很多方面，如：微生物除臭、工业方面、微生物煤炭脱硫等多方面。随着当代深灰的发展，人们对脱硫微生物的认识也进一步提高，生物脱硫技术越来越被广泛的应用于烟气脱硫。

1.1.1、筛选、分离菌种

生物脱硫技术应用的研究是在1947年，伴随着可利用微生物的选矿的研究开始的。微生物烟气脱硫技术通过化学自养微生物对二氧化硫的代谢，利用此过程将烟气中存在的氧化物去除。在脱硫的过程中，氧化态的污染物会经过微生物的还原作用生成单质硫而被去除。寻找可用于燃煤烟气脱硫的微生物菌种、了解它的代谢途径和提高脱硫效率是生物烟气脱硫研究的重中之重。氧化亚铁硫杆菌由于它独特的生理性质在烟气脱硫的领域中具有很大的应用价值，但由于它生长速率缓慢和技术使用需求的高效性要求不一致，故而要增强对菌能量再生机制深化研究。

1.1.2、二氧化硫转化为硫酸根离子

过度金属正三价铁离子对硫的催化作用已被证实。在酸性的条件下，空气氧化正三价铁离子的速度较慢。但是在自然界中一些微生物在具有酸性的条件下会快速氧化。可以用微生物和铁离子体系共同催化和氧化，在无机盐简单的培养下自由生长，不需要昂贵的有机成分。用分离所得的氧化亚铁硫杆菌和铁离子体系处理含二氧化硫气体的实验研究，从结果来看，细菌菌液比稀硫酸吸收法的脱硫效率更高。所以，生物滴滤池反应系统脱除烟气中的二氧化硫是一种可行的技术方法。

2、湿法烟气脱硫技术湿法

烟气脱硫技术采用液体作为工业洗涤SO2烟气以及烟气脱去SO2的吸收剂。湿法脱硫技术在烟气脱硫技术中为比较成熟的脱硫技术，因效率高而被广泛应用，目前也是较为主要的脱硫方法。常用的湿法烟气脱硫技术主要有石灰石/石灰-石膏法、间接石灰石-石膏法等。

2.1、石灰石/石灰-石膏法

利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，石灰石混合水制成浆液作为吸收剂泵入塔中使SO2与CaCO3反应得到CaSO4，当CaSO4达到一定饱和程度后进行结晶形成二水石膏。石膏浆液在吸收塔内脱水、浓缩，使水分控制在10%，通过运输机将石膏贮仓堆放，通过除雾设备将脱硫后的烟气去除雾滴，由换热器升高烟气温度，然后通过烟囱排入大气。

2.2、间接石灰石-石膏法

钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法是间接石灰石-石膏法中常用的几种方法。钠碱、碱性氧化铝（Al2O3·nH2O）或稀硫酸（H2SO4）吸收SO2，所产生的物质与石灰石反应生成石膏。

2.3、炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫

LIFAC技术主要是在炉内喷钙脱硫技术的基础之上在锅炉尾部增设了增湿活化塔，这样就可以提高脱硫效率。石灰石粉是吸收剂，通过气力喷入炉膛950～1150℃的温度区，那么就可以使得石灰石受热分解为CaO以及CO2，CaO就会同烟气之中的SO2反应生成CaSO3。这个方法的脱硫效率较差，大概是25%～35%。在尾部增湿活化反应器只之内，增湿水以雾状喷入，可以和没有反应的CaO接触生成Ca（OH）2随后同烟气之中SO2反应，那么就可以系统脱硫效率提高到75%。增湿水因为烟气加热进而会蒸发，没有反应的吸收剂、反应产物则就会干燥，一部分从增湿活化器底部分离出来，剩下的会随烟气排出，会被除尘器收集下来。为了不断提高吸收剂的利用率，一部分飞灰返回增湿活化反应器入口那么就可以实现循环。

2.4、循环流化床干法烟气循环流化床脱硫技术（CFB）这是在上个世纪80年代后期发展起来的一种新的烟气脱硫技术，本技术主要使用环流化床强烈的传热以及传质特性，在吸收塔内加入消石灰等等脱硫剂，使用高速烟气使脱硫剂流态化从而和烟气强烈混合接触，烟气中的酸性污染物与脱硫剂中和、固化，从而达到净化烟气的目的。增湿（或制浆）后的吸收剂注入到吸收塔入口，使之均匀地分布在热态烟气中。这个时候，吸收剂就会得到干燥，烟气得到冷却、增湿，烟气之中的SO2在吸收塔之中会被吸收，之后就有CaSO3以及CaSO4的生成。除尘器后的洁净烟气经引风机（或增压风机）升压之后就可以通过烟囱排放，被除尘器捕集下来的含硫产物以及没有反应的吸收剂，部分注入吸收塔进行再循环，以达到提高吸收剂利用率的目的。同传统的石灰石湿法工艺相比较而言，这个技术的主要特点是：脱硫率比较高；所投资费用比较低，通常只是湿法的1/2～2/3，在运行的成本只是时代中等；系统比较简单，可靠性强，维修费用比较低；占地面积比较小，比较适合企业当前机组的改造；能源消耗较低，仅为湿法工艺的一半；对燃煤硫分的适应性强，处理后的烟气能够达到排放要求；该技术产生的脱硫副产品不会造成二次污染，对综合利用和处置堆放有利。这个技术当前在我国有十分广阔的应用前景，诸多的电厂已经投入使用。

3、干法烟气脱硫技术

干法烟气脱硫技术为气固反应，虽然反应耗时长，脱硫效率较低，但是其设备相对简单、能耗低、操作简单、投资和运行费用较低。电子束辐射法是采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NO2，进一步生成H2SO4和NaNO3，并被氨或石灰石吸收剂吸收。该工艺流程包括：排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等。燃烧所排除的烟气，在除尘器中经过粗略地处理后进入到冷却塔中。经过冷却塔中的处理，使其达到适合脱硫脱硝的处理温度。冷却水在冷却塔中以雾状形式蒸发，不产生多余的废水。经过冷却后的烟气流入反应器中，将氨水、压缩空气、软水等进行混合由反应口喷入。SO2浓度和NO2浓度决定氨水的使用量，SO2和NO2经过电子束照射后，并在自由基作用下得到硫酸和硝酸等中间产物。在与氨气反应后硫酸和硝酸生成硫酸氨与硝酸氨等成分的混合小颗粒。其中有些粉状的通过专用运输机将反应器底部的微小颗粒排除，其余部分被除尘器所分离和捕集。通过净化后的烟气再经过脱硫风机排到大气中。

4、半干法脱硫半干法烟气脱硫技术是主要是结合湿法以及干法脱硫的一部分特点，吸收剂在湿的状态下脱硫，在干燥状态下处理脱硫产物；也有在干燥状态下脱硫，在湿状态之下处理脱硫产物的。半干法工艺的主要特点自傲与反应在气、固、液三相之中进行，使用烟气显热蒸发吸收液之中的水分，使得最后的产物变为干粉状。此方法的脱硫效率通常在70%～85%，脱硫效率比湿法低，但是投资以及运行费用较为便宜，那么就有着比较好的经济性。

5、结语

人们在治理烟气二氧化硫污染的同时，注意到大量的工业烟气中所含的硫资源非常丰富，更加关注二次资源的回收与利用。随着膜分离技术及微生物脱硫技术的不断发展，这一系列高新、适用性强的脱硫技术定会代替传统的脱硫方法。

参考文献：

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