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摘要：燃煤工业锅炉烟气中污染物的主要成分是SO2，SO2大量排放加上特殊的地形和气象条件最终形成雾霾，酸雨的产生也与SO2有很大关系，严重危害环境和人体健康，所以控制SO2排放迫在眉睫。目前，近90%以上电厂均使用石灰石-石膏法脱除烟气中SO2，为了进一步提高SO2脱除率，脱硫增效剂具有显著的节能增效效果。基于本生反应的湿法烟气脱硫新方法，I2/HI吸收系统可有效去除系统烟气中SO2，去除率高达98.8%。将半干法脱硫系统与除尘系统形成一个整体的环保设备，脱硫效果对烟气中含尘不敏感，不仅减小脱硫除尘系统的占地面积，而且增加了脱硫适应性。
关键词：燃煤工业锅炉;烟气脱硫技术;经济性
引言
根据有关部门的数据统计显示，2017年我国煤炭消费占总能源消费44.9亿吨标准煤的60.4%，全国仅有99个城市环境空气质量达标，200多个城市环境空气质量超标，由于现阶段我国是以煤炭为主要的能源，随着锅炉烟气污染的不断加剧，给我国的大气环境造成了非常严重的影响，为了实现节能环保的工作目标，需要采取烟气脱硫技术，有效控制烟气的污染物质，更好地保护我国的大气环境。
1湿法脱硫技术
1.1石灰石-石膏湿法脱硫工艺
石灰石-石膏湿法脱硫工艺以石灰石作为脱硫剂，将石灰石粉体与水混合，制成脱硫剂浆液，喷入脱硫塔中，在脱硫塔中，脱硫剂浆液与烟气充分接触混合。烟气中的SO2与浆液中的Ca2+反应生成CaSO3，实现脱硫，CaSO3不稳定，会与鼓入空气中的氧气发生反应，生成石膏。石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有脱硫效率高特点，但是在脱硫的同时，会由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出及各种气-液、气-液-固脱硫反应等雾化过程，形成PM2.5。石灰石-石膏湿法脱硫工艺对PM2.5的捕集效率很低，并且出口烟气细颗粒中S、Ca元素含量明显增加。由于PM2.5是雾霾产生的重要因素，因此对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺而言，不仅要保持较高的脱硫效率，还要保证PM2.5的有效捕集。
1.2超重力法脱硫工艺
超重力法脱硫工艺的应用之一是脱除焦炉煤气中的硫化氢。其原理是H2S与CO2因化学性质的差异，被碱溶液吸收的速度不同，从而实现选择性脱硫。H2S在被碱溶液吸收时，首先电离成HS-和H+，再与碱溶液反应，实现H2S的脱除。在脱硫过程中，CO2会与水反应生成H2CO3，H2CO3进一步分解成HCO3-和H+，再被碱溶液吸收。H2S的溶解速度快于CO2，因此通过提高超重力设备的传质效率，缩短停留时间，可以有效提高脱除H2S的选择性。
1.3氨法脱硫工艺
氨法脱硫工艺具有原理简单、吸收高效、应用广泛的特点，是一种典型的湿法脱硫技术。该工艺利用氨与尿素反应，脱除烟气中的SO2，并产生副产物硫酸铵。具体过程：混有一定体积二氧化硫的氮气或空气，从吸收塔的底部进入;从吸收塔上部进料的氨水向下喷淋，在吸收塔内的填料表面与自下而上的混合气逆流接触，吸收混合气中的二氧化硫。脱除SO2后的气体从吸收塔的顶部排到大气中;吸收SO2的混合液则从吸收塔底部排出，经过浓缩、脱水、干燥等步骤得到硫酸铵。
2半干法脱硫
2.1高倍率灰钙循环烟气脱硫（NGD）
某地区煤种硫含量多数小于2.5%，且水资源匮乏。针对该地区煤质特点，煤科院节能技术有限公司结合CFB-FGD与NID工艺，研发出一种新型的NGD脱硫工艺。将粉煤灰和熟石灰混合作为脱硫剂循环使用进行脱硫，可解决半干法脱硫产物难回收问题，NGD脱硫工艺流程如图1所示。
图1NGD工艺流程
NGD脱硫系统主要由脱硫反应器、除尘器、增湿搅拌器及测控系统构成。脱硫反应器由弯管段、直管段、文丘里段组成，直径最大部分57.5cm，反应器长度为23.2m，整个脱硫系统占地面积很小。脱硫反应器入口与锅炉出口相连，锅炉烟气气速在12～20m/s，烟气从反应器底部进入流过文丘里段，气体先加速后减速，渐扩段出口烟气仍具有高气速，烟气与脱硫剂以及脱硫剂之间发生强烈碰撞、摩擦，充分发生脱硫反应，脱硫剂与烟气中SO2反应生成CaSO3和少量CaSO4。脱硫后带有脱硫剂颗粒的烟气由反应器顶部排出，经除尘器分离后的脱硫剂经中间灰仓进入增湿混合器，将脱硫剂增湿至5%～10%进入下一个脱硫循环过程。
2.2 NGD脱硫
NGD脱硫属于离子间的液相反应，因此水分对脱硫反应速率的影响至关重要。根据增湿水分的干燥过程，将脱硫分成3个阶段：常速反应阶段、降速反應阶段以及拟平衡阶段，并认为脱硫反应主要发生在前2个阶段。脱硫反应仅发生在有液态水存在的常速反应阶段。所以由于水分对脱硫反应速率的影响，脱硫反应的前2个阶段是脱硫反应的关键阶段，延长脱硫反应前2个阶段水分的干燥时间是提高脱硫效率的有效手段，在工程中常采用适当增加增湿水量，采取多级增湿方式以及控制脱硫温度来改变水分蒸发速率。
2.3电子束脱硫
电子束脱硫工艺是一种能够同时脱硫脱硝的技术。其基本原理是使高温烟气先经过预处理（除尘、降温、增湿），再进入辐照室，在一定温度范围内进行电子束辐照。辐照过程中，H2O、O2等被电离成离子、自由基团、次级电子等各种活性物质。这些活性物质会促使烟气中的硫、氮氧化物转化成SO2和NO2。这2种物质进一步与水蒸气、氨气反应生成硫酸铵和硝酸铵的气溶胶微粒。微粒随烟气离开辐照室后，被除尘设备捕集，获得副产品硫酸铵和硝酸铵，烟气则通过烟囱排放。
3辐射技术
高能辐射法就是通过对烟气中有害物质进行辐射进行脱硫脱硝。高能辐射方法一般分为电子辐照法和脉冲电晕等离子体法。电子辐照法是指高能电子产生等离子体的工艺，是去除工业烟气中NOX的有效方法之一，等离子将这些有害物质氧化成气态化合物，如烟雾。超氧化后，有害物质与外部水蒸气反应形成雾化硝酸。同时，在硫酸与硝酸铵、硫酸铵和硝酸铵发生化学反应后，产生了喷雾氨及其他物质。经过烟气净化后，高能辐射的应用更加方便，成本更低，已广泛应用于燃煤电厂，该脱硫脱硝工艺的脱硫率可达90%以上，脱硝率可达20%。同时，该技术在生产过程中不产生废水和二次污染，这是现阶段使用最广泛的脱硫和脱硝技术。脉冲电晕等离子体技术主要采用脉冲大电流对烟气进行脱硫脱硝。然而，由于高能量消耗和与电子照射方法的反应机理相同，通常不使用该方法。
结语
湿法脱硫仍是目前电站锅炉中使用最广泛的脱硫技术，由于燃煤工业锅炉具有单台容量较小、炉型多、锅炉负荷变化大、煤种多变、启停频繁等特点，而湿法脱硫过程中废水较多，在冬季寒冷地区由于启停频繁导致的废水结冰是限制湿法脱硫的重要因素，因此半干法脱硫对比湿法脱硫具有更好的适应性。
参考文献
[1]李从，张婷，李俊青，等.干法脱硫剂脱除SO2的机理及动力学研究进展[J].应用化工，2015，44（5）：927-932.
[2]刘姚君，邓磊，汪澜，等.干法脱硫灰对水泥性能的影响研究[J].新型建筑材料，2017，44（3）：114-117，134.
[3]李启龙，谭新建，李金英，等.大型工业电子束脱硫脱硝装置辐射等效剂量场模拟与系统参数优化[J].原子能科学技术，2013，47（9）：1629-1632.
[4]徐辉，马士亚，袁明磊.氨法脱硫烟气治理技术[J].石化技术，2018，25（3）：105-106.
关键词：燃煤工业锅炉;烟气脱硫技术;经济性
引言
根据有关部门的数据统计显示，2017年我国煤炭消费占总能源消费44.9亿吨标准煤的60.4%，全国仅有99个城市环境空气质量达标，200多个城市环境空气质量超标，由于现阶段我国是以煤炭为主要的能源，随着锅炉烟气污染的不断加剧，给我国的大气环境造成了非常严重的影响，为了实现节能环保的工作目标，需要采取烟气脱硫技术，有效控制烟气的污染物质，更好地保护我国的大气环境。
1湿法脱硫技术
1.1石灰石-石膏湿法脱硫工艺
石灰石-石膏湿法脱硫工艺以石灰石作为脱硫剂，将石灰石粉体与水混合，制成脱硫剂浆液，喷入脱硫塔中，在脱硫塔中，脱硫剂浆液与烟气充分接触混合。烟气中的SO2与浆液中的Ca2+反应生成CaSO3，实现脱硫，CaSO3不稳定，会与鼓入空气中的氧气发生反应，生成石膏。石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有脱硫效率高特点，但是在脱硫的同时，会由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出及各种气-液、气-液-固脱硫反应等雾化过程，形成PM2.5。石灰石-石膏湿法脱硫工艺对PM2.5的捕集效率很低，并且出口烟气细颗粒中S、Ca元素含量明显增加。由于PM2.5是雾霾产生的重要因素，因此对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺而言，不仅要保持较高的脱硫效率，还要保证PM2.5的有效捕集。
1.2超重力法脱硫工艺
超重力法脱硫工艺的应用之一是脱除焦炉煤气中的硫化氢。其原理是H2S与CO2因化学性质的差异，被碱溶液吸收的速度不同，从而实现选择性脱硫。H2S在被碱溶液吸收时，首先电离成HS-和H+，再与碱溶液反应，实现H2S的脱除。在脱硫过程中，CO2会与水反应生成H2CO3，H2CO3进一步分解成HCO3-和H+，再被碱溶液吸收。H2S的溶解速度快于CO2，因此通过提高超重力设备的传质效率，缩短停留时间，可以有效提高脱除H2S的选择性。
1.3氨法脱硫工艺
氨法脱硫工艺具有原理简单、吸收高效、应用广泛的特点，是一种典型的湿法脱硫技术。该工艺利用氨与尿素反应，脱除烟气中的SO2，并产生副产物硫酸铵。具体过程：混有一定体积二氧化硫的氮气或空气，从吸收塔的底部进入;从吸收塔上部进料的氨水向下喷淋，在吸收塔内的填料表面与自下而上的混合气逆流接触，吸收混合气中的二氧化硫。脱除SO2后的气体从吸收塔的顶部排到大气中;吸收SO2的混合液则从吸收塔底部排出，经过浓缩、脱水、干燥等步骤得到硫酸铵。
2半干法脱硫
2.1高倍率灰钙循环烟气脱硫（NGD）
某地区煤种硫含量多数小于2.5%，且水资源匮乏。针对该地区煤质特点，煤科院节能技术有限公司结合CFB-FGD与NID工艺，研发出一种新型的NGD脱硫工艺。将粉煤灰和熟石灰混合作为脱硫剂循环使用进行脱硫，可解决半干法脱硫产物难回收问题，NGD脱硫工艺流程如图1所示。
图1NGD工艺流程
NGD脱硫系统主要由脱硫反应器、除尘器、增湿搅拌器及测控系统构成。脱硫反应器由弯管段、直管段、文丘里段组成，直径最大部分57.5cm，反应器长度为23.2m，整个脱硫系统占地面积很小。脱硫反应器入口与锅炉出口相连，锅炉烟气气速在12～20m/s，烟气从反应器底部进入流过文丘里段，气体先加速后减速，渐扩段出口烟气仍具有高气速，烟气与脱硫剂以及脱硫剂之间发生强烈碰撞、摩擦，充分发生脱硫反应，脱硫剂与烟气中SO2反应生成CaSO3和少量CaSO4。脱硫后带有脱硫剂颗粒的烟气由反应器顶部排出，经除尘器分离后的脱硫剂经中间灰仓进入增湿混合器，将脱硫剂增湿至5%～10%进入下一个脱硫循环过程。
2.2 NGD脱硫
NGD脱硫属于离子间的液相反应，因此水分对脱硫反应速率的影响至关重要。根据增湿水分的干燥过程，将脱硫分成3个阶段：常速反应阶段、降速反應阶段以及拟平衡阶段，并认为脱硫反应主要发生在前2个阶段。脱硫反应仅发生在有液态水存在的常速反应阶段。所以由于水分对脱硫反应速率的影响，脱硫反应的前2个阶段是脱硫反应的关键阶段，延长脱硫反应前2个阶段水分的干燥时间是提高脱硫效率的有效手段，在工程中常采用适当增加增湿水量，采取多级增湿方式以及控制脱硫温度来改变水分蒸发速率。
2.3电子束脱硫
电子束脱硫工艺是一种能够同时脱硫脱硝的技术。其基本原理是使高温烟气先经过预处理（除尘、降温、增湿），再进入辐照室，在一定温度范围内进行电子束辐照。辐照过程中，H2O、O2等被电离成离子、自由基团、次级电子等各种活性物质。这些活性物质会促使烟气中的硫、氮氧化物转化成SO2和NO2。这2种物质进一步与水蒸气、氨气反应生成硫酸铵和硝酸铵的气溶胶微粒。微粒随烟气离开辐照室后，被除尘设备捕集，获得副产品硫酸铵和硝酸铵，烟气则通过烟囱排放。
3辐射技术
高能辐射法就是通过对烟气中有害物质进行辐射进行脱硫脱硝。高能辐射方法一般分为电子辐照法和脉冲电晕等离子体法。电子辐照法是指高能电子产生等离子体的工艺，是去除工业烟气中NOX的有效方法之一，等离子将这些有害物质氧化成气态化合物，如烟雾。超氧化后，有害物质与外部水蒸气反应形成雾化硝酸。同时，在硫酸与硝酸铵、硫酸铵和硝酸铵发生化学反应后，产生了喷雾氨及其他物质。经过烟气净化后，高能辐射的应用更加方便，成本更低，已广泛应用于燃煤电厂，该脱硫脱硝工艺的脱硫率可达90%以上，脱硝率可达20%。同时，该技术在生产过程中不产生废水和二次污染，这是现阶段使用最广泛的脱硫和脱硝技术。脉冲电晕等离子体技术主要采用脉冲大电流对烟气进行脱硫脱硝。然而，由于高能量消耗和与电子照射方法的反应机理相同，通常不使用该方法。
结语
湿法脱硫仍是目前电站锅炉中使用最广泛的脱硫技术，由于燃煤工业锅炉具有单台容量较小、炉型多、锅炉负荷变化大、煤种多变、启停频繁等特点，而湿法脱硫过程中废水较多，在冬季寒冷地区由于启停频繁导致的废水结冰是限制湿法脱硫的重要因素，因此半干法脱硫对比湿法脱硫具有更好的适应性。
参考文献
[1]李从，张婷，李俊青，等.干法脱硫剂脱除SO2的机理及动力学研究进展[J].应用化工，2015，44（5）：927-932.
[2]刘姚君，邓磊，汪澜，等.干法脱硫灰对水泥性能的影响研究[J].新型建筑材料，2017，44（3）：114-117，134.
[3]李启龙，谭新建，李金英，等.大型工业电子束脱硫脱硝装置辐射等效剂量场模拟与系统参数优化[J].原子能科学技术，2013，47（9）：1629-1632.
[4]徐辉，马士亚，袁明磊.氨法脱硫烟气治理技术[J].石化技术，2018，25（3）：105-106.