探究煙氣脫硫技術(shù)及脫硫脫硝除塵與環(huán)保策略

李峰 薛海 尹向輝

摘 要：本文圍繞煙氣脫硫和脫硫脫硝除塵環(huán)保的議題進(jìn)行了相關(guān)論述，分別論述了煙氣脫硫的主要技術(shù)，脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，并對(duì)濕法脫硫和脫硝技術(shù)工藝進(jìn)行了分析，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：脫硫脫硝 煙氣脫硫 除塵 環(huán)保

1 引言

燃煤企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一系列對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)或氣體，不僅對(duì)民眾的生命健康造成不利影響，同時(shí)也給生態(tài)環(huán)境帶來了很大的負(fù)擔(dān)。為了有效遏制這種狀況，生產(chǎn)企業(yè)開始從工藝各環(huán)節(jié)入手，不斷優(yōu)化除塵、除硫等技術(shù)措施，使煙塵和有害氣體的排放得到較大程度的改善。

2 煙氣脫硫技術(shù)

目前的煙氣脫硫技術(shù)主要有兩大類，分別為干法煙氣脫硫、濕法煙氣脫硫。

濕法煙氣脫硫技術(shù)的脫硫劑主要由石灰石、鈉堿、氧化鎂等等，對(duì)煙氣的吸收效率較高，脫硫反應(yīng)速度快，因此應(yīng)用較為普遍。但是濕法煙氣脫硫技術(shù)通常存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，維護(hù)費(fèi)用高以及二次污染等問題，因此對(duì)脫硫工藝設(shè)備的材質(zhì)要求較高，需要做好設(shè)備的防腐保護(hù)工作。在濕法煙氣脫硫技術(shù)中還包含一些細(xì)分的脫硫技術(shù)，如海水法、氫氧化鈉法、氨法以及美國(guó)的Wellman-Lord脫硫法等。其中海水法是利用海水中的一些物質(zhì)與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)，生成的硫酸鹽在分解后成為無污染的物質(zhì)，可以流回大海。因此這種煙氣脫硫技術(shù)在一些近海域地區(qū)比較適宜。另外在海水的供給量和排水工程建設(shè)及改造方面需要一定的費(fèi)用。

干法煙氣脫硫技術(shù)主要是將吸收劑投放入SO2發(fā)生器當(dāng)中，充分反應(yīng)后實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。該技術(shù)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但是脫硫的效果較差，廢渣的利用率較低。近年來各種提高干法脫硫效率的技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，比如電子束照射技術(shù)、脈沖電暈等離子體技術(shù)等等。電子束照射技術(shù)是在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器之前先加入NH3，然后利用電子加速器來產(chǎn)生電子束，在煙氣被電子束照射之后，煙氣中的水蒸氣和O2能夠被瞬間激發(fā)產(chǎn)生大量的自由基，這些自由基有較強(qiáng)的氧化能力，因此可以和煙氣當(dāng)中的SO2發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸。反應(yīng)器中的NH3和硫酸生成硫酸銨，實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。該技術(shù)可以大大提高干法煙氣脫硫的效率，同時(shí)傳送帶副產(chǎn)物可以進(jìn)行再次利用，比如被用于化肥的原料、工業(yè)生產(chǎn)原料等等。但該技術(shù)對(duì)電子發(fā)射裝置的要求較高，同時(shí)需要對(duì)電子輻射進(jìn)行屏蔽。脈沖電暈等離子體技術(shù)是電子束照射技術(shù)的升級(jí)版，主要利用脈沖高壓電源在反應(yīng)器匯總形成等離子體，繼而產(chǎn)生高能量電子，代替電子加速裝置，在很大程度上避免了電子加速裝置的設(shè)備使用問題。

3 煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)

煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)是利用煙水混合器在二次噴射原理的作用下把煙氣吸入水中，在煙氣和水進(jìn)行充分混合后，煙氣中的可溶性氣體、飛灰以及其他顆粒物質(zhì)會(huì)溶解在水中或被水吸濕而沉淀到底部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)清除煙氣中SO2、氮氧化物以及粉塵的目的。

該工藝技術(shù)中設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)量少，主要由煙水混合器、均勻溶解器、水泵、水池等組成。其中煙水混合器由噴水管和拉伐爾噴管構(gòu)成二級(jí)噴射結(jié)構(gòu)，使煙氣能夠被吸入水中。均勻溶解器的目的是洗滌煙氣和煙塵，熔接器中為弱堿水，當(dāng)煙氣與均勻溶解器混合的過程中，煙氣會(huì)溶解于弱堿水中，煙氣中的灰塵顆粒會(huì)被水浸濕而促進(jìn)顆粒的沉降，煙氣中的有害氣體會(huì)和堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)鹽類物質(zhì)，從煙氣中得以分離進(jìn)入到水中。水泵為水循環(huán)提供動(dòng)力。水池由上水池、沉淀池以及下水池組成，用于分離沉淀物質(zhì)。

考慮到設(shè)備的腐蝕問題，可采取如下的防腐措施：一方面在配置溶液環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格控制溶液的堿性，避免溶液中含有酸性物質(zhì)。稀堿溶液要連續(xù)均勻，在進(jìn)入到上水池循環(huán)液中時(shí)應(yīng)控制混合液的pH在8～9范圍內(nèi)，這樣才能保證堿溶液和煙氣中的SO2等酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。沉淀池中的溶液pH在7～8范圍內(nèi)，這樣的溶液環(huán)境對(duì)設(shè)備材質(zhì)的腐蝕性較小。另一方面應(yīng)盡量選擇具有高耐酸性和高耐堿性的設(shè)備材料，比如陶瓷類材料、不銹鋼材料、特殊玻璃材料等。另外，要安裝相應(yīng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備，對(duì)溶液的pH進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

為了提高該工藝技術(shù)的處理效率，同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，可將沉淀池設(shè)計(jì)成圓形漏洞狀的沉淀池，結(jié)合沉淀物收集裝置使高濃度的沉淀漿液能夠被高效率的收集進(jìn)漏斗中，通過泥漿泵抽出，使循環(huán)處理效率大大提高。泥漿被抽出后，上層澄清的廢水可以進(jìn)行循環(huán)再次利用，下層的沉淀物可以作為建筑行業(yè)的生產(chǎn)原材料或者作為農(nóng)業(yè)肥料的原料，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。

該技術(shù)的適應(yīng)性良好，可以和多種工藝流程相結(jié)合，如與廢物丟棄法、回收石膏法、回收化肥法等結(jié)合使用，均能起到較好的處理效果。此外，投資成本低，處理效果好，除塵效率能達(dá)到近100%，脫硫效率超過98%，脫硝效率90%以上，性價(jià)比高，因此是一種較為理想的煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)。

4 濕法脫硫和脫硝技術(shù)工藝分析

強(qiáng)氧化技術(shù)：在煙氣有害物質(zhì)凈化過程中，先將氯酸等氧化劑與煙氣中的有害物質(zhì)如硫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在氧化吸收塔內(nèi)對(duì)煙氣中的有害物質(zhì)氧化之后，進(jìn)入到堿式吸收塔內(nèi)，使其中的酸性氣體或物質(zhì)與苛性鈉和硫化鈉試劑發(fā)生中和反應(yīng)，進(jìn)而去除煙氣中的有害物質(zhì)，使凈化后的煙氣滿足排放目標(biāo)。這一技術(shù)對(duì)溫度條件的要求不苛刻，而且對(duì)煙氣的入口濃度要求范圍較寬，除了能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫脫硝之外，還能去除部分煙氣中的重金屬雜質(zhì)，煙氣的凈化效果較為理想，但不足之處在于這一技術(shù)對(duì)煙氣中的硫化物的去除率不高。

濕式絡(luò)合吸收工藝：煙氣中的氮氧化物在常溫條件的水中溶解度較小，因此回收較為困難，濕式絡(luò)合吸收工藝較好地使這一難題得到解決。該工藝技術(shù)一般采用Co或Fe作為催化劑，在溶液中加入特定的絡(luò)合劑后，可以使煙氣中的氮氧化物形成金屬的絡(luò)合物，之后再與溶液中的硫酸鹽形成氮硫化合物，這一過程絡(luò)合劑得到再生，使反應(yīng)得以持續(xù)。該工藝技術(shù)中金屬絡(luò)合物的損失和再生問題是技術(shù)的關(guān)鍵問題，如何提高金屬絡(luò)合物的利用率，提高再生效率使降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵所在。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)的發(fā)展，由煤炭燃燒造成的安全排放問題急需得到解決。從燃煤企業(yè)的生產(chǎn)工藝出發(fā)，不斷優(yōu)化煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色生產(chǎn)，安全排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要技術(shù)部門及人員急需深入研究，以提高煙氣綜合治理的水平，早日實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究進(jìn)展，康新園，《中國(guó)煤化工業(yè)大會(huì)》，2015（3）