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摘要：在我国的工业生产过程中,硫污染是一种最主要的大气污染类型,对环境造成了非常深远的恶劣影响。为了响应我国生态可持续发展的经济方针,需要对工业生产中排放的硫进行特殊处理。本文研究了硫处理方法中非常有效的烟气脱硫技术,分析了该技术的发展现状以及发展趋势,对降低我国工业生产的硫污染提出了可行的建议。
关键词：烟气脱硫技术；硫污染；大气污染；发展现状
中图分类号：X51文献标识码： A
引言
如今由工业发展带来的大气污染非常严重,而我国的大气污染中,最主要的一种污染类型就是硫污染,每年二氧化硫的排放量达到了非常高的水平,成为了我国大多数地区形成酸雨的最主要因素。因此,为了减轻工业生产中造成的硫污染,就必須要用一种科学有效的方法,对排放的二氧化硫进行特殊的处理。近年来经过环保意识的提倡以及相关工业生产制度的加强,我国许多工厂在生产工艺中加入了烟气脱硫技术,使我国的大气污染得到了一定程度上的改善。
一、烟气脱硫技术的发展现状
1、湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫技术在当今的许多工业生产领域都非常常用,很多工厂有着较为成熟的技术应用基础,并且脱硫效果与脱硫效率非常好,技术工艺相对来说也并不困难。在脱硫过程中,主要采用液体的吸收剂去除掉二氧化硫气体,液体吸收剂的主要成分为石灰石以及水,脱硫原理为工业生产气体在通过液体吸收剂时,二氧化硫与碳酸钙发生反应,从而形成了硫酸钙以及二氧化碳,达到了脱硫的目的。通常湿法烟气脱硫技术的具体工艺可以分为直接使用石灰石脱硫以及间接使用石灰石脱硫两类,根据工业生产过程中的具体条件选择合适的脱硫方法。
2、干法烟气脱硫技术
相对于湿法脱硫来说,干法烟气脱硫技术具有更加鲜明的特点,在当今的许多工厂中得到了非常广的应用。相对来说,干法烟气脱硫技术的脱硫效率要低很多,经过很长时间才能够完成脱硫反应。但这种脱硫技术却有着许多湿法脱硫技术所没有的优点,比如说所需要的设备以及技术要求非常简单,只需要很低的投资就能够实现脱硫目标,设备在使用过程中的消耗也非常低,能够有效降低脱硫成本,使原本的工业生产工艺不会因为加入了脱硫环节而受到影响。通常干法烟气脱硫技术中所使用的脱硫剂为电子辐射束、活性炭、金属氧化物等等,每一种脱硫剂都能起到一定的脱硫效果。但最为常用的则是采用电子辐射以及活性炭作为脱硫材料,金属氧化物虽然也能进行脱硫,但效果并不是非常好,并且成本相对来说还比较高,不适合应用到工业生产中。
3、半干法脱硫技术。
目前在我国,不同的企业根据自身发展的情况以及工业生产的性质,会选择不同的烟气脱硫技术。但应用范围最广,受众面最多的,暂时是半干法烟气脱硫技术。如浙江菲达环保科技股份有限公司用燃煤电厂或垃圾焚烧电厂的粉煤灰、垃圾灰碱性特点，加消石灰与工艺水脱硫，浙江巨化集团公司热电厂运用电石渣含CaO、Ca(OH)2变废为宝进行脱硫。由于该技术相对于其他两种脱硫方法具有更加全面的优点,因此许多对脱硫工艺没有特殊要求的工厂都会选择半干法烟气脱硫技术,从而在达到了降低硫污染,完善硫处理措施的目的之后,也能够让原本的生产工艺流程正常进行,保证了工业生产水平的持续发展。
4、喷雾干燥法脱硫技术
喷雾干燥法的基本原理是使用石灰浆作为脱硫剂，在吸收塔内石灰浆与烟气中的二氧化硫接触发生化学反应生产亚硫酸钙和硫酸钙，然后再利用烟气中的热量汽化雾滴，将干燥后的未被脱硫的粉末带走。喷雾干燥法不仅能够脱除SO2，而且对SO3和Cl-的脱除率也较高，一般可达到95%。该方法没有废水产生，无需废水处理设施。干燥塔内运行温度比饱和温度高，净化后的烟气无需再热设备，其能耗仅为湿法脱硫工艺的一半，在中、小型电厂中应用较多。喷雾干燥法通常会引入石灰，一定程度上影响了脱硫产物的综合利用，运行成本较高。同时，此方法还存在雾化喷嘴易堵塞磨损、固态物易沉积、浆池、料箱和管道易结垢、除尘设备易引起局部腐蚀的缺陷，导致脱硫剂的利用率较低，通常只有45%-55%。
5、尿素法
尿素法是一种新工艺，它利用尿素来降低烟气中的二氧化硫，因此对于吸收液的酸碱度有要求，尿素溶液的 PH 需控制在 6到 9 之间。它的作用机理为：
烟气经吸收后，二氧化硫与尿素反应产生的（NH4）2SO4可以作为肥料用于农业，吸收液中尿素的浓度会影响到二氧化硫的吸收率，可几乎完全去除。
二、烟气脱硫技术的发展趋势
1、硫化碱脱硫技术
硫化碱脱硫技术目前尚处于试验研究阶段,有许多细节上的困难还需要克服,但这种技术的脱硫思路却非常具有可行性,可以实现工业生产的高效环保可持续发展。需要用到的脱硫剂为硫化钠,经过一系列的复杂反应,得到硫酸钠、亚硫酸钠、固体硫等物质。整体来说,反应过程复杂,反应物较多,消耗的能量较高,并且反应产物的再利用价值并不是非常高。受这种技术的复杂反应特点影响,利用硫化碱脱硫一直处于试验阶段,只有当克服了这类困难之后,才有让这种技术实现工业应用的可能性。
2、微生物脱硫技术
随着各种新型技术的不断发展，科研人员也在将脱硫技术进行不断的更新与结合，利用微生物的新陈代谢，将二氧化硫作为能源物质供其代谢使用，从而达到脱硫效果。此类技术中，经过微生物的处理，二氧化硫被转化为单质硫，从而达到去除效果。
3、脉冲电晕等离子体法
脉冲电晕等离子体法是由上世纪八十年代的干法脱硫技术衍化发展而来，同样都利用到了电子束技术。但两者又具有明显的区别，脉冲电晕法利用的高能电子是由迅速抬升的窄脉冲电场加速得到，产生了大量的活性电子，具有更高的能量使用率。到目前，欧美各国以及日本都在积极的探究脉冲电晕等离子体法，它势必在今后的实际应用中扮演重要的角色。
4、膜分离技术
膜分离技术是当今尚处于研究阶段的可应用价值最高的一种技术,通过聚丙烯中空纤维膜,使烟气中的二氧化硫被充分吸收,吸收效果非常明显,并且理论上只需要投入很少的成本就可以维持整套脱硫设备的正常工作,具有脱硫效果好、效率高、操作少、成本低等方面的优点,只是实际工业中的应用还并不是非常成熟,需要进一步的试验研究才能真正投入使用。
5、湿式石灰法
湿法石灰法也称为湿法钙法，是采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的SO2并副产石膏的一种方法。根据脱硫产物硫酸钙是否回收，该技术可分为抛弃法、回收法和双循环湿式钙法。湿法石灰法的技术特点是整个脱硫系统位于烟道的末端，在除尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，吸附剂和脱硫生成物均为湿态。相对于氢氧化镁洗涤法，湿式石灰法的试剂费用更加低廉，但固体产物量大，吸收效率低，装置投资和占地规模大，故障率也高。且有废水排放，必须配套建设废水处理系统，管路系统容易结垢。
6、活性炭吸附脱硫
氧化物吸附脱硫同时脱硫脱硝是一种新出现的烟气处理技术。Wei Z S 等研究了 FeCu/沸石作催化剂，NH4HCO3作还原剂，微波催化还原NOx和 SO2。烟道气通过该处理技术能够达到 SO2脱除率 95.8%，NOx脱除率 93.4%。Wang Z H 等研究 r-Al2O3掺杂 8% 氧化锰，573 K 煅烧处理，处理后的氧化物在 413 K 并引入O3进行脱硫。O3在催化剂的表面的催化分解是SO2催化氧化的主要机理。该温度下氧化物对 SO2的吸附能力比较好，且符合实际火电厂的烟气温度，减少能量的大量消耗；O3作为低温等离子体技术的延伸，具有更长的寿命和关键的催化氧化作用，SO2氧化成三氧化硫之后，被可循环吸收剂吸附，然后脱附分离为硫酸等化工产品;O3和 MnO2/r-Al2O3共存下，NO 可以促进 SO2的吸附和氧化，脱硫效率可以达到 97%。
结束语
综上所述,在我国的工业生产过程中,硫污染的现象非常严重,而当今许多工厂有着一定的脱硫措施,对缓解硫污染状况能够起到较好的作用。但现有的烟气脱硫技术尚存在着诸多的不足,需要从脱硫的根本目的入手,结合当前工业生产的发展趋势,进行更科学的烟气脱硫技术的研究,让“硫污染”转变成“硫资源”。
参考文献
[1]韩永嘉.膜吸收与膜蒸馏集成烟气脱硫技术研究[D].常州大学,2011.
[2]梁兴举,傅国光.烟气脱硫技术的发展现状及趋势[J].中国石油和化工经济分析,2012,12:58-60.
[3]赵继海.我国火力发电厂烟气脱硫技术的发展[J].经营管理者,2009,22:385.
关键词：烟气脱硫技术；硫污染；大气污染；发展现状
中图分类号：X51文献标识码： A
引言
如今由工业发展带来的大气污染非常严重,而我国的大气污染中,最主要的一种污染类型就是硫污染,每年二氧化硫的排放量达到了非常高的水平,成为了我国大多数地区形成酸雨的最主要因素。因此,为了减轻工业生产中造成的硫污染,就必須要用一种科学有效的方法,对排放的二氧化硫进行特殊的处理。近年来经过环保意识的提倡以及相关工业生产制度的加强,我国许多工厂在生产工艺中加入了烟气脱硫技术,使我国的大气污染得到了一定程度上的改善。
一、烟气脱硫技术的发展现状
1、湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫技术在当今的许多工业生产领域都非常常用,很多工厂有着较为成熟的技术应用基础,并且脱硫效果与脱硫效率非常好,技术工艺相对来说也并不困难。在脱硫过程中,主要采用液体的吸收剂去除掉二氧化硫气体,液体吸收剂的主要成分为石灰石以及水,脱硫原理为工业生产气体在通过液体吸收剂时,二氧化硫与碳酸钙发生反应,从而形成了硫酸钙以及二氧化碳,达到了脱硫的目的。通常湿法烟气脱硫技术的具体工艺可以分为直接使用石灰石脱硫以及间接使用石灰石脱硫两类,根据工业生产过程中的具体条件选择合适的脱硫方法。
2、干法烟气脱硫技术
相对于湿法脱硫来说,干法烟气脱硫技术具有更加鲜明的特点,在当今的许多工厂中得到了非常广的应用。相对来说,干法烟气脱硫技术的脱硫效率要低很多,经过很长时间才能够完成脱硫反应。但这种脱硫技术却有着许多湿法脱硫技术所没有的优点,比如说所需要的设备以及技术要求非常简单,只需要很低的投资就能够实现脱硫目标,设备在使用过程中的消耗也非常低,能够有效降低脱硫成本,使原本的工业生产工艺不会因为加入了脱硫环节而受到影响。通常干法烟气脱硫技术中所使用的脱硫剂为电子辐射束、活性炭、金属氧化物等等,每一种脱硫剂都能起到一定的脱硫效果。但最为常用的则是采用电子辐射以及活性炭作为脱硫材料,金属氧化物虽然也能进行脱硫,但效果并不是非常好,并且成本相对来说还比较高,不适合应用到工业生产中。
3、半干法脱硫技术。
目前在我国,不同的企业根据自身发展的情况以及工业生产的性质,会选择不同的烟气脱硫技术。但应用范围最广,受众面最多的,暂时是半干法烟气脱硫技术。如浙江菲达环保科技股份有限公司用燃煤电厂或垃圾焚烧电厂的粉煤灰、垃圾灰碱性特点，加消石灰与工艺水脱硫，浙江巨化集团公司热电厂运用电石渣含CaO、Ca(OH)2变废为宝进行脱硫。由于该技术相对于其他两种脱硫方法具有更加全面的优点,因此许多对脱硫工艺没有特殊要求的工厂都会选择半干法烟气脱硫技术,从而在达到了降低硫污染,完善硫处理措施的目的之后,也能够让原本的生产工艺流程正常进行,保证了工业生产水平的持续发展。
4、喷雾干燥法脱硫技术
喷雾干燥法的基本原理是使用石灰浆作为脱硫剂，在吸收塔内石灰浆与烟气中的二氧化硫接触发生化学反应生产亚硫酸钙和硫酸钙，然后再利用烟气中的热量汽化雾滴，将干燥后的未被脱硫的粉末带走。喷雾干燥法不仅能够脱除SO2，而且对SO3和Cl-的脱除率也较高，一般可达到95%。该方法没有废水产生，无需废水处理设施。干燥塔内运行温度比饱和温度高，净化后的烟气无需再热设备，其能耗仅为湿法脱硫工艺的一半，在中、小型电厂中应用较多。喷雾干燥法通常会引入石灰，一定程度上影响了脱硫产物的综合利用，运行成本较高。同时，此方法还存在雾化喷嘴易堵塞磨损、固态物易沉积、浆池、料箱和管道易结垢、除尘设备易引起局部腐蚀的缺陷，导致脱硫剂的利用率较低，通常只有45%-55%。
5、尿素法
尿素法是一种新工艺，它利用尿素来降低烟气中的二氧化硫，因此对于吸收液的酸碱度有要求，尿素溶液的 PH 需控制在 6到 9 之间。它的作用机理为：
烟气经吸收后，二氧化硫与尿素反应产生的（NH4）2SO4可以作为肥料用于农业，吸收液中尿素的浓度会影响到二氧化硫的吸收率，可几乎完全去除。
二、烟气脱硫技术的发展趋势
1、硫化碱脱硫技术
硫化碱脱硫技术目前尚处于试验研究阶段,有许多细节上的困难还需要克服,但这种技术的脱硫思路却非常具有可行性,可以实现工业生产的高效环保可持续发展。需要用到的脱硫剂为硫化钠,经过一系列的复杂反应,得到硫酸钠、亚硫酸钠、固体硫等物质。整体来说,反应过程复杂,反应物较多,消耗的能量较高,并且反应产物的再利用价值并不是非常高。受这种技术的复杂反应特点影响,利用硫化碱脱硫一直处于试验阶段,只有当克服了这类困难之后,才有让这种技术实现工业应用的可能性。
2、微生物脱硫技术
随着各种新型技术的不断发展，科研人员也在将脱硫技术进行不断的更新与结合，利用微生物的新陈代谢，将二氧化硫作为能源物质供其代谢使用，从而达到脱硫效果。此类技术中，经过微生物的处理，二氧化硫被转化为单质硫，从而达到去除效果。
3、脉冲电晕等离子体法
脉冲电晕等离子体法是由上世纪八十年代的干法脱硫技术衍化发展而来，同样都利用到了电子束技术。但两者又具有明显的区别，脉冲电晕法利用的高能电子是由迅速抬升的窄脉冲电场加速得到，产生了大量的活性电子，具有更高的能量使用率。到目前，欧美各国以及日本都在积极的探究脉冲电晕等离子体法，它势必在今后的实际应用中扮演重要的角色。
4、膜分离技术
膜分离技术是当今尚处于研究阶段的可应用价值最高的一种技术,通过聚丙烯中空纤维膜,使烟气中的二氧化硫被充分吸收,吸收效果非常明显,并且理论上只需要投入很少的成本就可以维持整套脱硫设备的正常工作,具有脱硫效果好、效率高、操作少、成本低等方面的优点,只是实际工业中的应用还并不是非常成熟,需要进一步的试验研究才能真正投入使用。
5、湿式石灰法
湿法石灰法也称为湿法钙法，是采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的SO2并副产石膏的一种方法。根据脱硫产物硫酸钙是否回收，该技术可分为抛弃法、回收法和双循环湿式钙法。湿法石灰法的技术特点是整个脱硫系统位于烟道的末端，在除尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，吸附剂和脱硫生成物均为湿态。相对于氢氧化镁洗涤法，湿式石灰法的试剂费用更加低廉，但固体产物量大，吸收效率低，装置投资和占地规模大，故障率也高。且有废水排放，必须配套建设废水处理系统，管路系统容易结垢。
6、活性炭吸附脱硫
氧化物吸附脱硫同时脱硫脱硝是一种新出现的烟气处理技术。Wei Z S 等研究了 FeCu/沸石作催化剂，NH4HCO3作还原剂，微波催化还原NOx和 SO2。烟道气通过该处理技术能够达到 SO2脱除率 95.8%，NOx脱除率 93.4%。Wang Z H 等研究 r-Al2O3掺杂 8% 氧化锰，573 K 煅烧处理，处理后的氧化物在 413 K 并引入O3进行脱硫。O3在催化剂的表面的催化分解是SO2催化氧化的主要机理。该温度下氧化物对 SO2的吸附能力比较好，且符合实际火电厂的烟气温度，减少能量的大量消耗；O3作为低温等离子体技术的延伸，具有更长的寿命和关键的催化氧化作用，SO2氧化成三氧化硫之后，被可循环吸收剂吸附，然后脱附分离为硫酸等化工产品;O3和 MnO2/r-Al2O3共存下，NO 可以促进 SO2的吸附和氧化，脱硫效率可以达到 97%。
结束语
综上所述,在我国的工业生产过程中,硫污染的现象非常严重,而当今许多工厂有着一定的脱硫措施,对缓解硫污染状况能够起到较好的作用。但现有的烟气脱硫技术尚存在着诸多的不足,需要从脱硫的根本目的入手,结合当前工业生产的发展趋势,进行更科学的烟气脱硫技术的研究,让“硫污染”转变成“硫资源”。
参考文献
[1]韩永嘉.膜吸收与膜蒸馏集成烟气脱硫技术研究[D].常州大学,2011.
[2]梁兴举,傅国光.烟气脱硫技术的发展现状及趋势[J].中国石油和化工经济分析,2012,12:58-60.
[3]赵继海.我国火力发电厂烟气脱硫技术的发展[J].经营管理者,2009,22:385.