化工生产中的烟气脱硫、脱硝及除尘技术分析

秦晓宇(晋能控股装备制造集团华昱能源化工山西有限责任公司，山西 晋城 048017)

0 引言

在化工生产中会消耗大量的资源，同时还会产生大量的含氮含硫的氧化物，而且还会产生大量的粉尘，对大气环境造成的破坏是非常严重的，这与我国所倡导的可持续发展战略思想背道而驰。因此，化工生产的一项当务之急是加快脱硫、脱硝、除尘技术研发，消除烟气对生态环境造成的影响，做好生态环境保护工作。

1 常用的烟气脱硫技术

化工企业在生产过程中所排放的烟气中含有大量的二氧化硫，这是造成大气污染的主要成分之一，会对生物造成极大危害，目前常用的脱硫技术主要分为两个大的方面：干法脱硫与湿法脱硫。

1.1 干法脱硫技术的应用

干法脱硫法的工艺原理是将颗粒状的脱硫剂置于吸收塔内，利用吸收、催化等方法完成烟气脱硫。

(1)循环流化床法。烟气在经过空气预热器后温度可以达到120～180 ℃，然后从装置的底部经过文丘里管后进入到流化床吸收塔内，利用二氧化硫与氢氧化钙之间的反应完成烟气脱硫。该技术的主要特点是转化率较高、投入成本低、便于操作、不需要占用太大的地方，多用于中小型燃煤锅炉的烟气脱硫[1]。

(2)炉内喷钙增湿活化法。按技术要求使用高压在锅炉炉膛上部喷入流化石灰脱硫粉，此时炉膛内的烟气温度在900～1 200 ℃范围内，然后在流化风机的尾部增湿活化的目的是为了提高脱硫的效率，通过在活化反应器中喷水增加炉内湿度，与烟气中没有充分反应的石灰粉继续反应生成氢氧化钙，用来吸收烟气中的二氧化硫[2]。最后经过加热干燥后形成粉末，利用除尘器进行回收。该工艺的优点是操作简单、环保、成本低、占地面积小，但是石灰的利用率较低。经过改进后，使底渣与飞灰循环，可以有效提高活化器的脱硫效率。

(3)电子束烟气法。这种方法是综合利用了物理与化学相关知识，脱硫的过程主要包括几个重要步骤：预除尘、烟气冷却、加氨、电子束照射、粉末收集。经过除尘降温后的烟气在冷却塔内被汽化，按照技术要求，将适量的NH3、压缩空气和软化水在反应器中与烟气混合，在电子束发生器的照射作用下硫氧化物与氮氧化物被快速氧化，生成硫酸与硝酸两种物质，再继续氧化就会生成硫酸铵和硝酸铵，最后产生的废渣与废水可用于化肥生产，而被净化后的烟气经烟囱排放。该方法的脱硫、脱硝效果良好，脱硫效率超过了95%，而脱硝效率也在80%以上。电子束发生器可以实现全自动化操作，运行与维护都非常便捷。整个脱硫过程中不需要排放废水，其副产品可用于化肥的生产。

1.2 湿法脱硫技术的应用

湿法脱硫的应用也比较普遍，其特点是将脱硫系统置于除尘器之后，在低温状态下完成脱硫后还需要对烟气进行加热后才能排出。

(1)抛弃法。烟气经过一系列反应完成脱硫之后，会产生一定的固体废物，这些废物不再进行回收，而是直接抛弃掉。该工艺中生成的固体废物主要以钙盐为主，并不进行回收再利用，因此这种方法的回收成本较低，省去了很多其他环节，但是并没有完全解决环境污染问题，而将大气中的污染物转化成了固体污染物，如果考虑到环境污染问题，应解决固体废弃物的回收利用问题。

(2)石膏法。该方法以价格低廉的CaCO3为主要原料用于吸收二氧化硫，经过一系列氧化反应后生成石膏(硫酸钙)，这种方法的优点是适用范围较广，脱硫与回收的效果也比较好，经脱硫后生成的副产品也具有一定的利用价值，目前该工艺比较成熟。但是也存在一些不足，比如：占地面积较大、建设初期会占用大量资金，并且会产生废水不易处理。

(3)氨法。目前该方法在世界范围内的应用较为广泛，既可以有效实现烟气的脱硫、脱硝，所生成的副产品为硫酸铵，回收后可用于化肥生产。该方法应用的主要流程分为三步，即脱硫吸收、中间产品处理回收、副产品的生产加工。该方法的优点是反应速度快，吸收效率高，环保效果优，成本投入低，可大范围推广使用。

(4)海水法。因为海水可作为天然的吸收剂，用于烟气脱硫，可节省大量淡水资源。该技术的脱硫效率较高，通常能够超过90%，其反应过程不会产品废弃物和副产品，操作简便，不会对生态环境造成二次污染。目前海水烟气脱硫技术被广泛的用于沿海发达地区。

2 烟气脱硫脱硝除尘一体化技术的应用

2.1 氨肥法

(1)气体吸收。该技术是建立在双模理论模型的基础上的，吸收的本质是溶质由气相主体传递到液相主体的过程，在一定的温度与压力条件下，烟气与液态氨之间完成吸收质与吸收剂的质量传递，保持气相与液相之间的动态平衡。

(2)脱硫脱硝。脱硫是指吸收烟气中所含的二氧化硫气体，吸收的过程是在脱硫塔中完成的。用来吸收二氧化硫的溶液一般是NH4HSO3和(NH4)2SO3这两种溶液，其中氨分子与水分子极易结合，生成易溶于水的氨的水化物。在实际运用中(NH4)2SO3对于二氧化硫气体的吸收效果更好一些，为了提高溶液的吸收能力，应持续向溶液中补充氨水，使NH4HSO3不断转化为(NH4)2SO3，从而完成脱硫。由于烟气中的NO占氮氧化合物的90%以上，因此脱硝过程主要是吸收烟气中的大部分NO。经过一系列复杂的反应之后，反应器中剩余的(NH4)2SO3最终被氧化，得到(NH4)2SO4，最后经过程结晶、脱水、干燥等步骤后回收，用于化肥的生产[3]。

(3)除尘。烟气中所含的粉尘会在反应器的浓缩段进行浓缩，经过一系列的物理变化后由原来的气包围界面转化为液—固界面，不断的吸附与凝聚，粉尘的粒径会逐步增大，更易接触到水分而增加其湿度与浸润性，粉尘与粉尘之间更易吸附，最终形成液滴，达到除尘的目的。

2.2 催化法

(1)催化烟气脱硫。这是一种新型的有机脱硫催化技术，以具有吸附能力的炭材料为载体，并搭载催化成分，既完成了对二氧化硫的吸附，又具备了催化剂的催化作用。烟气中含有的二氧化硫气体、水分和氧气被吸附在催化剂的孔隙当中，经过催化后转变为活性分子，生成具有强氧化性的硫酸，这些反应生成的硫酸会聚焦在孔隙内，随着硫酸数量的持续增长逐渐进行饱和状态，然后就会释放出具有催化作用的活性分子，这样催化剂的催化能力得到了恢复。这种新型技术可以大大减少能量的消耗，减少材料的使用，并且不会对环境造成二次污染。

(2)催化还原脱硝。在专用反应器中加入氨或尿素等具有还原性质的物料，当烟气经过反应器时其中所含的NOx将会发生还原反应，被还原为N2和水，目前这种方法的应用比较广泛，而且脱硝效率非常高，能够达到90%以上。

(3)静电烟气除尘。利用励磁驱动产生高压静电场，当含尘烟气经过时就会被电离，粉尘颗粒就会与负离子结合而带上负电荷，趋向正极运动被吸附收集。该方法除尘净化效果好，可以在250 ℃高温环境下运行，甚至有些类型可以达到350～400 ℃，并且自动化水平较高，应用范围广泛。

3 化工企业脱硫脱硝除尘环保措施

随着我国工业化的发展，大量含硫、含氮有害气体及烟尘被排放到大气当中，生态环境遭到严重破坏，因而国家越来越重视化工企业脱硫脱硝除尘技术的应用，在全国范围内开展对烟尘的控制[4]。

3.1 环保部门做好行业综合评估

国家环保部门及相关的监督管理部门应组织并号召相关研究单位对大气污染物排放情况进行深入的调研工作，根据排放情况做好系统性的评估，制定严格的排放标准。调研与评估内容主要涉及到超低总量排放的整体环境效益、社会效益、经济效益等等，以及对化工生产技术的影响、对安全生产与资源使用等方面的影响。例如化工生产企业为了达到除尘效果在烟囱上安装除尘脱硫脱硝装置，但是却增加了烟气排放的阻力，对于化工企业的安全生产造成一定的影响，为了解决这一问题，再加装鼓风机等设备，这又会造成企业生产成本的上涨。这些实际问题都是影响环保技术推广的重要阻力，各地政府部门应采取积极措施进行有效的解决。

3.2 推广脱硫脱硝除尘一体化技术的工作思路

化工企业管理人员要更新观念，统一认识，明确企业生产的目的是为了满足社会发展所需，企业产品与服务应对社会发展起到积极的作用，应积极解决脱硫脱硝除尘技术给企业生产造成的各种困扰，通过不断的创新、改进完成技术改造，使烟气排放达到环保标准要求。同时还要做好废弃物的回收利用，提高脱硫脱硝除尘设备的经济效益，可用来抵消化工企业的部分投入，降低成本投入。

4 结语

随着我国工业化进程的逐步加快，大气中含硫含氮等有害气体的排放情况越来越严峻，已经严重影响到了生态平衡，雾霾、沙尘暴、水土流失等问题频发。因此，化工企业在生产中应积极推广脱硫脱硝除尘技术，对工业排放废气、废水进行有效的治理与回收利用，这也是推动化工行业可持续发展的必由之路。