煙氣脫硫技術

　　一、前言
　　中國是全球大的煤炭生產國和消費國，煤炭的開發利用對生態環境造成了嚴重破壞，燃煤發電廠鍋爐排放的大量SO2和NOx已經成為制約中國經濟社會發展的主要因素。目前，燃煤煙氣的脫硫脫硝一般采用“石灰石－石膏法脫硫和NH3選擇性催化還原法脫硝”。然而，SO2和NOx的分別治理，存在占地面積大、設備復雜、投資和運行費用高、副產品利用價值低、有二次污染等問題，難以滿足日益嚴格的環保要求。因此，發展經濟有效的脫硫脫硝一體化技術是國內外研究人員競相開展的重點工作。燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術是將脫硫與脫硝技術組合為一套工藝流程，這樣既可簡化工藝和設備，且結構緊湊、副產物少、建設費用和運行費用低。目前，一些脫硫脫硝新技術已經成功地實現了工業化應用，也有不少技術取得了實驗成功。
　　二、煙氣脫硫技術
　　1、濕法煙氣脫硫
　　在利用濕法煙氣脫硫技術時，要借助堿性溶液或漿液來實現，將其作為吸收劑，有效的實現脫硫。在利用此種方法進行脫硫時，具有非常高的效率，而且吸收劑的利用率也比較高，不過，在利用濕法煙氣脫硫時，操作流程非常長，而且環節也比較多，在脫硫的過程中會產生一些量的生產廢水，如果處理不當，會造成二次污染。
　　2、干法煙氣脫硫
　　干法煙氣脫硫是將吸收劑與二氧化硫一同放進反應器中，二者反應完成之后進行干燥，終實現脫硫。干法煙氣脫硫在操作時比較簡單，所需花費的成本比較少，不過脫硫率比較差，吸收劑的利用率也不高。
　　3、電子束煙氣脫硫
　　如果從工藝上來看，電子束煙氣脫硫是干法煙氣脫硫的一個分支，不過，由于該種方法具有較高的科技含量，因此在實際的脫硫中也有廣泛的應用。所謂電子束煙氣脫硫，是指將煙氣用高能電子束照射，從而通過輻射反映實現脫硫。在利用電子束煙氣脫硫的過程中，廢水、廢渣等都不會額外產生，而且副產品還可以用作化肥。
　　4、海水煙氣脫硫
　　海水煙氣脫硫主要是利用海水中含有的物質，煙氣中的二氧化硫通過與海水中的物質發生反應，生成硫酸鹽，硫酸鹽能夠被分解，流回大海之后并不會造成海水污染。
　　三、脫硫、脫硝、除塵一體化技術
　　1、脈沖放電等離子體煙塵處理一體化技術
　　脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝技術工藝一般由煙氣增濕降溫塔、氣氨投加裝置、脈沖高壓電源、脈沖放電等離子體反應器、副產物收集裝置組成。該技術的主要原理為：煙氣中高壓脈沖電源放電產生的高能活性粒子將煙氣中的SO2和NOx氧化為高價態的硫氧化物和氮氧化物，這些氧化物終與煙氣中的水分以及注入反應器的氨反應生成含硫銨和硝酸銨的副產物并被副產物收集器收集。
　　圖1脈沖放電等離子體煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置
　　由于副產物的物理特性，造成副產物容易在脈沖放電等離子體反應器與副產物收集器之間的管道中沉積，通常采用增添清理副產物的設備，如增添刮板機、聲波清灰裝置、沉降箱等來避免管道沉積、堵塞。采用脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化裝置替代脈沖放電等離子體反應器和副產物收集裝置的方法來解決管道副產物沉積、堵塞問題，采用該裝置后，不僅能夠同時進行脫硫、脫硝反應并除塵，還解決了副產物在管道內的沉積問題，而且還能大幅降低設備和管道的費用，并減少占地面積。脈沖放電等離子體煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化裝置如圖1所示。
　　在除塵單元中，過去一般使用靜電除塵結構，很難滿足50mg/m3煙塵的新排放標準，采用電袋式除塵結構，可以使進入的煙塵充分荷電，在極短的電場空間內被除去80%～90%的粗顆粒，然后再以極輕微的含塵負荷進入布袋過濾室過濾，進一步提高除塵效率。該方法已在其他行業得到廣泛應用，一般運行阻力在800Pa以下，除塵效率可達99.9%以上，出口排放質量濃度小于30mg/m3，能夠滿足新的煙塵排放標準。電袋式除塵器是靜電除塵器和袋式除塵器的有機結合，前電后袋的布置方式既發揮了靜電除塵器壓力降小、運行成本低的優點，又發揮了布袋除塵器對煤種不敏感、微細粉塵收集效率高的優點。由于袋式除塵的負荷大大降低，可以采用較高的氣布比，減少了濾袋的使用數量，投資成本降低，同時，濾袋的過濾阻力小、清灰時間間隔延長、使用壽命增加，維護費用也減少。
　　2、還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術
　　還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術主要用于治理有色金屬冶煉和以劣質煤燃燒的電站鍋爐燃燒產生的廢氣。其創新之處在于：從自然現象中找到切入點，先應用還原法治理煙氣污染，運用地質化學原理，按火山口固硫成因原理，在本項目工藝流程中通過2級吸收、2次配氣，將煙氣均勻注入脫硫塔還源液內，多元化還原反應沉積單質硫，煙氣SO2回收率達95%以上，煙塵凈化率達99%，且還原液可循環使用，無二次污染。該工藝技術裝置實現了脫硫、除塵一體化，工藝技術先進、造價低廉、容易實施、產業化前景廣闊。在工業技術上，“工業煙氣脫硫除塵裝置”吸取了過去吸收液高壓霧化反應不迅速的弊端，以水煙袋的機理，將煙氣按流量大小和煙道直徑分配于幾個排列組合的煙管上，在煙管上排列加裝“T”字形小直徑煙嘴插入還原液體內，這一方法解決了煙氣克服液體密封的阻力，將高溫煙氣均勻注入脫硫塔的脫硫液的同一界面中，以達到充分反應之目的。脫硫塔2級吸收、2次配氧，每級煙氣過載面積為60～120m2，還原液循環過濾利用全過程自動化操作。
　　脫硫、脫銷、除塵的核心是裝置，目前，國內外都采用噴淋塔，而該工藝方法是將高溫煙氣均勻地注射入還原液內充分反應新型裝置，反應迅速。工藝裝置設計構思新穎，利用壓強差將煙氣均勻地吸收在還原液內，使SO2充分反應，得到的硫粉煙塵一并過濾后，回收吸收液輸回并重復使用。該技術先應用煙氣注射法脫硫治理煙氣污染，煙氣與還原液接觸面積大，反應時間長。
　　從國、內外行情來看，在電站鍋爐脫硫、除塵設備上，多采用石灰石法設備，耗資超過1.5億元，設備磨損快，維護、檢修、運行費用高，而“還原法煙氣脫硫除塵裝置”預計售價為3680萬元/臺。要想將脫硫、脫銷、除塵一體化技術裝置國產化項目全面推廣實施，就要廢棄噴淋塔和石灰石-石膏法。該方法廢棄后，將為我國有色金屬冶煉及熱電廠等節約大量的投資（治理廢氣的費用），因為該裝置的投資額是同類產品的30%，運行費用是同類裝置的20%，且硫資源回收便捷；同時，還減少了二氧化硫污染，是實現我國潔凈化工業生產和資源合理利用的有力保障。依據我國國情，電力脫硫、脫銷、除塵一體化技術裝置是實現以廢治廢，廢物二次利用的有效技術裝置，它不僅投資小、運行費用低，而且設備建設周期短。
　　四、結束語
　　目前，同時脫硫、脫硝技術還處于實驗室和工業示范階段，降低投資和運行管理費用，研究開發適合我國國情同時脫硫、脫硝技術是電廠控制污染物排放的發展方向之一。為推動同時脫硫、脫硝技術實現工業化進程，建議從以下幾方面著手考慮：
　　1、加強同時脫硫、脫硝過程機理的研究。深入研究分析同時脫硫、脫硝反應機理，通過煙氣中SO2和NOx與吸收劑之間的質量傳遞過程和氣液反應過程的研究，為同時脫硫、脫硝技術的工業化應用提供理論依據。
　　2、加強與現有脫硫裝置匹配研究。建議加強同時脫硫、脫硝技術與現有脫硫裝置集成研究。目前，大多數電廠安裝有煙氣脫硫裝置，考慮與現有的脫硫技術相結合，充分利用現有的裝置，既達到節能減排的目的，又節省了投資和運行成本。
　　3、副產物的綜合利用研究。避免煙氣處理技術副產物的二次污染或者考慮副產物的綜合利用是提高同時脫硫、脫硝技術競爭力的重要方面。建議加強副產物的研究，確保開發的同時脫硫、脫硝技術既能同時脫硫、脫硝又能實現資源的循環利用，提高技術的經濟和社會效益。