关键词：烟气脱硫;膜吸收;膜接触器;新型技术
引言
目前，我国以煤炭为主的能源结构不会改变。煤炭燃烧排放的烟气中含有大气污染的主要成分SO2，SO2会严重污染大气环境、破坏生态平衡、危害人类及动植物的健康、导致出现大面积酸雨、腐蚀破坏建筑物，对人类的生存环境和生态环境危害巨大。脱硫的方法有很多种，主要分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫;燃烧后脱硫，又称烟气脱硫，是治理SO2污染的主要技术手段。烟气脱硫技术按脱硫剂及脱硫产物的干湿形态可分为湿法、干法及半干法三大类。湿法脱硫技术因其脱硫效率高、运行可靠性高、技术成熟等优点得到广泛应用。2014年国家发展改革委印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》，由于燃煤是SO2污染物的主要来源，可以预见未来SO2排放标准仍会降低。本文主要介绍湿法烟气脱硫技术的研究现状以及最新进展，阐述了湿法烟气脱硫技术的未来发展方向。
1传统脱硫技术
1.1湿法脱硫技术
湿法脱硫技术有很多种工艺，这些工艺出现于工业已经高度发达的美国和日本，1970年左右发达国家建成了很多锅炉和炼油厂，湿法烟气脱硫工艺可用于处理加热后产生的烟气。目前，湿法烟气脱硫(WFGD)是用于发电厂的最广泛使用的烟气脱硫技术(FGD)，仅在中国，超过90%的发电厂使用WFGD技术，其余采用半干法FGD或干法FGD。以下列举石灰石/石灰－石膏法、双碱法、氨法和海水脱硫法等常用的湿法脱硫技术。
1.1.1石灰石/石灰－石膏法
烟气脱硫使用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂。将石灰石粉碎并研磨成粉末后与水混合以形成吸收浆料。当石灰用作吸收剂时，石灰粉被消化并加入水制成吸收浆料。在吸收塔中，吸收浆料与烟气混合，烟气中的SO2与浆料中的碳酸钙在鼓入的氧化空气的辅助下发生化学反应，继而被除去，最终反应产物是石膏。该工艺从70年代的第一代工艺脱硫技术开始工业化应用，然而存在易结垢、堵塞、腐蚀以及机械故障等一系列的问题，且脱硫率不高;到80年代初的第二代脱硫技术工艺得到简化并缓解第一代易结垢、堵塞、腐蚀问题等问题，脱硫率亦有所提高;再到90年代的第三代工艺设备的简化且基本控制结垢和堵塞现象，及投资成本的降低，工艺已成熟，并得到了最广泛的应用。该工艺日益成熟，发展总体趋势是进一步改进、简化系统、缩小设备，然而到目前为止投资成本高，易造成二次污染等问题有待解决。
2.1.2双碱法
双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石/石灰法容易结垢、磨碎等缺点而发展起来的，主要设计思路是利用水溶性第一吸收剂在塔内与烟气接触吸收，避免钙法脱硫容易出现的问题，然后再用钙基配制成的第二吸收剂对反应后的第一吸收剂进行再生。当前研究方向是基于双碱法的其他工业废料的综合利用，在双碱法中，第一吸收剂通常采用水溶液碱性物质，如氢氧化钠、碳酸钠等;第二吸收剂通常采用钙基碱性物质，如石灰石、石灰等，这一步反应通常在反应池中进行，这样可以进行充分的接触反应，对碱性物质的纯度要求不需要很高，这就促使可以利用含碱性物质的工业废料作为第二吸收剂，达到资源综合利用的目的。
2.1.3海水脱硫法
海水具有一定的天然碱度和水化学性质，可用于海边电厂脱除烟气中的SO2，海水用作循环冷却水。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该工艺简单，无需额外消耗淡水和吸收剂，且无副产品和废弃物，维护方便，投资成本低，脱硫率高;然而该工艺存在设备易腐蚀、堵塞，脱硫海水曝气过程中SO2溢出，占地面积较大，高硫煤烟气脱硫难以实现达标排放等问题。
2.2干法脱硫技术
干法脱硫技术是将烟气中的SO2通过直接裂解或固定在特殊载体中，在环境干燥脱硫过程中，气相与固相之间发生反应进行的脱硫方法。目前运用最广泛的干法脱硫法是在燃烧过程中，将小颗粒的固体石灰喷入反应器中，与烟道气发生化学反应以吸收二氧化硫。干法脱硫工艺具有无腐蚀性、后期处理简单、易改造、有助于烟道气排出等优点。然而干法脱硫工艺的缺点就是脱硫效率比其他方法低，比湿法脱硫效率低甚至50%左右。
2.3脱硫废水
在湿法烟气脱硫过程中，一定量废水的产生是无法避免。从系统中排放的污水通常来自石膏脱水清洗系统或旋风分离器的溢流，或带式过滤滤液。一方面，如果氯离子浓度过高，吸收溶液PH值降低，脱硫率降低。另一方面，影响石膏的质量。因此，吸收液中的氯离子含量一般应控制在20000mg/L以下。
2.4脱硫脱硝一体化技术
传统的脱硫脱硝技术一般是Wet-FGD-SCＲ法，即湿法烟气脱硫和选择性催化还原脱硝的相结合，该工艺存在设备投入大，需要预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄露、设备易腐蚀、易造成二次污染等问题。近年来，为了取代现有的集成系统，研究了同时去除烟气中NOx和SO2的新技术，如吸收高级氧化过程(AOPs)、非热等离子体(NTP)和电子束(EB)。这些技术是利用强氧化剂或氧化自由基将NOx和SO2氧化为HNO3和H2SO4，在气液界面吸附HNO3和H2SO4后用添加剂中和。气-液膜接触器法也是一种基于吸收高级氧化过程的同时脱硫脱硝技术。
3展望
传统的烟气脱硫技术存在占地面积大，投资成本高，副产物利用率低，易造成二次污染等缺点，膜吸收法烟气脱硫将吸收过程与膜结合在一起，弥补了传统技术在脱硫过程中产生的沟流、雾沫夹带、泛液等缺陷，是一种新型的烟气脱硫技术，对酸性气体的吸收意义重大。然而，大规模实际应用的优化膜接触器技术还未成熟。在实际操作中，从经济角度来看，膜体系的长期稳定性是至关重要的。在烟气中，其温度高得多，可能超过100℃，需要具有高耐热性的膜。在当前的实验室规模研究中较少考虑这些现实和恶劣的条件，应该解决这些问题并完善实验室研究条件与工业应用相一致。因此，需要在以下几个方面开展系统的研究工作:第一，开发具有优异抗湿润性，耐化学性和耐热性的新型微孔膜;第二，利用新型有效吸收剂，再生成本低，与所用膜具有良好的相容性;第三，开发新型膜组件，可增强气相和液相的传质。
结语
湿法烟气脱硫技术是目前应用范围最广的脱硫技术，其具有脱硫效率高、运行可靠、技术成熟等优点，但随着环保要求的不断提高其适用性将不断降低，必须改进脱硫技术，开发脱硫效率高、环境污染小、运行费用低、资源可综合利用的脱硫技术。新的脱硫技术可从设备创新、开发高效吸收剂等角度出发，强化气液吸收效果，提高脱硫效率，降低脱硫费用，回收利用SO2，可循环利用吸收剂，实现高效、绿色、环保脱硫。
参考文献
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论文作者:唐雁峰
论文发表刊物:《中国电业》2019年22期
论文发表时间:2020/4/7
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