一、當(dāng)前脫硫技術(shù)存在的一些問題
?。?）實際運(yùn)行鍋爐系統(tǒng)參數(shù)與設(shè)計值偏離太大（如煤質(zhì)劣化、鍋爐漏風(fēng)、煙氣溫度變化、粉塵濃度過高等），出現(xiàn)效率降低、結(jié)垢堵塞、石膏結(jié)晶困難、無法滿負(fù)荷運(yùn)行等問題，不得不進(jìn)行脫硫煙氣系統(tǒng)的改造，如擴(kuò)大漿液結(jié)晶槽的容量、新增脫硫塔或改變脫硫劑等措施，代價很高。
?。?）脫硫塔入口煙道設(shè)計不合理，脫硫塔入口出流場分布不均，周邊出現(xiàn)漩渦回流，導(dǎo)致脫硫塔入口積灰。特別是當(dāng)入口煙氣粉塵濃度較高時，可產(chǎn)生嚴(yán)重的積灰問題，直接影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和效率。因此，應(yīng)特別注意脫硫塔入口及其相關(guān)入口煙道的設(shè)計，盡可能延長脫硫塔入口煙道平直段，在脫硫塔入口煙道拐彎處布置導(dǎo)流板，減小脫硫塔入口煙道兩側(cè)的擴(kuò)散角和傾角，保證流場分布的均勻性是解決此問題的關(guān)鍵。
（3）由于漿液里的有機(jī)物及微細(xì)粉塵富集，脫硫塔冒泡嚴(yán)重。除消除誘因外，必要時需要添加消泡劑，每次添加根據(jù)經(jīng)驗確定，一次添加不宜太多，太多同樣容易冒泡。
?。?）旁路擋板的鉛封或取消旁路擋板，本人認(rèn)為應(yīng)慎重。實際上，脫硫煙氣系統(tǒng)和脫硫塔吸收系統(tǒng)的故障率很低，即使出現(xiàn)故障，一般也能在24h內(nèi)排除，對環(huán)境的污染有限，反之，如強(qiáng)迫停爐，在鍋爐重啟點火過程中，不但浪費能源，還可能會帶來更大的污染。此外，在鍋爐點火啟爐階段，大量的油煙進(jìn)入脫硫塔，對脫硫系統(tǒng)不利。對于負(fù)責(zé)的企業(yè)，旁路擋板是否鉛封是沒有影響的，對于不負(fù)責(zé)的企業(yè)，即使鉛封也沒用，如一些干法、半干法脫硫系統(tǒng)，幾乎不噴任何脫硫劑，整個脫硫煙氣系統(tǒng)成了常規(guī)的煙風(fēng)道。
（5）脫硫廢水處理難以達(dá)標(biāo)，部分業(yè)主干脆取消了脫硫廢水處理系統(tǒng)，或即使建設(shè)了也未運(yùn)行，這種做法存在污染轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。
?。?）脫硫石膏產(chǎn)生堆積如山，未能得到有效地利用，存在造成二次污染的危險。一些干法、半干法脫硫系統(tǒng)的副產(chǎn)物摻入爐渣、鋼渣中作建材用，為建筑安全帶來隱患。
（7）含重金屬（如汞、砷等）較高的煤種，脫硫副產(chǎn)物的應(yīng)用安全性仍有待研究。
?。?）濕煙囪下雨，即所謂的“石膏雨”問題。脫硫系統(tǒng)取消GGH（煙氣換熱器）后，煙氣的排放工況發(fā)生變化，比較容易出現(xiàn)下雨現(xiàn)象。“石膏雨”的出現(xiàn)，一方面反應(yīng)了脫硫塔除霧效率不佳，另一方面，也說明脫硫塔的出口粉塵濃度并不低。如何解決這個問題，再次回歸到脫硫系統(tǒng)增加問題多的GGH方案是不明智的，關(guān)鍵是要在脫硫塔除塵、除霧上下功夫。
目前，絕大多數(shù)的脫硫塔采用常規(guī)的折板式除霧器，而單純依靠常規(guī)的折板式除霧器無法解決“石膏雨”問題，需增加離心式除霧器。離心式除霧器可將5μm以上的液滴去除，比折板式除霧器（一般極限粒徑為24μm）高得多。若脫硫系統(tǒng)單設(shè)濕煙囪排放，可采用無腐煙囪，可大大減少下石膏雨的可能性，提高煙羽的抬升高度。
為進(jìn)一步降低濕法排放煙囪下雨的可能性，降低脫硫塔入口煙溫也是一個很有效的方法。脫硫塔入口煙溫降低，脫硫塔蒸發(fā)水量減少，煙溫與周圍環(huán)境溫差減小，濕煙氣冷凝水量大為降低。采用單邊換熱器（即僅在脫硫塔入口煙道上加換熱器）即可有效降低脫硫塔的入口煙溫，達(dá)到余熱利用的目的。同時，脫硫塔入口煙溫降低，還可提高脫硫效率3.5%～5%?？裳娱L脫硫塔防腐內(nèi)襯的使用壽命，減少維護(hù)量。特別是對于某些采暖爐、燒結(jié)機(jī)和催化裂化煙氣，排煙溫度高達(dá)140～220℃，在脫硫塔入口前增加單邊換熱器作用更大。
優(yōu)化的煙氣系統(tǒng)工藝流程是：在常規(guī)系統(tǒng)設(shè)計中，增加單邊換熱器、離心式除霧器、管式冷卻除霧器，煙氣經(jīng)塔頂或無腐煙囪排放。
（9）高硫煤及煤矸石的燃燒，產(chǎn)生的二氧化硫濃度高達(dá)6000～15000mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)，下同），無論采用何種方法，代價都是非常高昂的，給脫硫行業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，此類煤種更應(yīng)列入“不適宜燃燒的物質(zhì)”范圍。
?。?0）氣溶膠問題。目前除石灰石（石灰）-石膏法外，另一種應(yīng)用較多的是氨法。氨法適合用于二氧化硫濃度高、不含粉塵的燃?xì)饣蚧ば袠I(yè)，一般要求二氧化硫濃度高于5000mg/m3、粉塵低于30mg/m3。但在燃煤鍋爐、燒結(jié)機(jī)脫硫中，目前仍面臨諸多問題。
①銨鹽逃逸量大，得銨率低，有些脫硫項目銨鹽和逃逸的氨組成的氣溶膠達(dá)500～700mg/m3，造成嚴(yán)重的二次污染。
?、谏傻膩喠蛩徜@難以氧化，導(dǎo)致副產(chǎn)物——硫銨中含有大量的亞硫酸銨，腐蝕性強(qiáng)，煙氣中含有重金屬進(jìn)入產(chǎn)物中，綜合利用困難。
?、蹮煔庵械姆蹓m盡管量很低，但運(yùn)行一段時間后會富集，造成漿液黏稠，系統(tǒng)無法運(yùn)行。
④廢氨水很難結(jié)晶，需采用高純度的液氨或氨水，達(dá)不到以廢治廢效果。此外，銨鹽氧化不以及可能含有毒物質(zhì)，這些均影響副產(chǎn)物利用的安全性。以上是造成氨法無法推廣應(yīng)用的主要原因。有機(jī)溶劑法脫硫存在的問題與氨法類似，煙氣中的粉塵、K+、Cl-富集，溶劑損耗大，再生能耗大，長周期運(yùn)行困難。
?。?1）環(huán)保要求過高，造成脫硫系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)甚至無法達(dá)到。例如，要求石灰石-石膏法脫硫效率大于98%。一般地，石灰石-石膏法的脫硫效率超過95%以后，所需的液氣比呈指數(shù)增加，即能耗大大增加，是不經(jīng)濟(jì)的。不如適當(dāng)降低脫硫效率，將節(jié)省下來的資金再建設(shè)一套脫硫系統(tǒng)，達(dá)到污染總量減少的效果。又如，某些地方提出濕法脫硫后粉塵含量為10mg/m3的要求，個人認(rèn)為很難達(dá)到。首先，目前的電袋除塵器的出口粉塵濃度要穩(wěn)定在10mg/m3以下也不容易，其次，目前性能除霧器也只能保證脫硫后的凈煙氣在設(shè)計工況下游離水含量小于75mg/m3，實際運(yùn)行中，凈煙氣中游離水含量要遠(yuǎn)大于75mg/m3，凈煙氣中的游離水絕非一塵不染的干凈液體，而是含固量為12%～18%的“漿液”，固體成分主要為石膏，在凈煙氣中將以“粉塵”形式存在。因此，吸收塔在脫除了部分粉塵的同時，又因煙氣中攜帶的“游離水”而增加粉塵含量，在電袋除塵系統(tǒng)后的濕式脫硫系統(tǒng)往往出現(xiàn)除塵效率為負(fù)的現(xiàn)象。
?。?2）不同的行業(yè)對脫硫技術(shù)的掌握程度不一，缺乏規(guī)范引導(dǎo)。如近幾年開始的燒結(jié)機(jī)脫硫，幾乎重走電廠脫硫走過的彎路，各種已被電廠鍋爐脫硫淘汰的技術(shù)又粉墨登場，給燒結(jié)機(jī)脫硫帶來重大負(fù)面效應(yīng)。
?。?3）部分業(yè)主采取低價中標(biāo)的原則，脫硫公司之間惡性競爭，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)設(shè)備質(zhì)量、施工質(zhì)量變差，進(jìn)而影響脫硫工程的長周期穩(wěn)定運(yùn)行性和可用率。
二、對脫硫技術(shù)的展望
隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)達(dá)國家大氣污染物排放控制的重點已轉(zhuǎn)向氮氧化物及其它污染物的控制，美國從2004年開始著手煙氣中以汞為代表的重金屬去除的研究，微細(xì)粉塵的去除也成為研究熱點?，F(xiàn)有脫硫脫硝措施是安裝兩套龐大的污染物治理裝置，占地面積大，經(jīng)濟(jì)性較差?？梢灶A(yù)計，同時脫硫脫硝及其它污染物（如汞、微細(xì)粉塵等）的設(shè)備必將成為未來發(fā)展方向。
1．濕法脫硫脫硝一體化煙氣脫硝技術(shù)主要有三種：SCR、SNCR和催化氧化／還原法，前二者屬于干法，后者屬于濕法。目前，應(yīng)用最多的是SCR法。但SCR法存在以下問題：工程費用極其昂貴，運(yùn)行費用也非常高，占地面積大；所用液氨為國家二級危險品，管理維護(hù)要求嚴(yán)格；所產(chǎn)生的固體催化劑廢物處理困難；副反應(yīng)產(chǎn)生的硫酸銨、亞硫酸氫銨等易在空氣預(yù)熱器表面黏附，影響空氣預(yù)熱器的傳熱效果；煙氣流經(jīng)SCR催化劑后，煙氣中的三氧化硫濃度增加，而后續(xù)的濕式脫硫系統(tǒng)對它的去除能力很低（如噴淋塔幾乎為零），造成煙氣中排放的硫總量增加；對老鍋爐改造時，需改造煙道、空氣預(yù)熱器，難度大，費用高；對于我國高硫、高灰分煤，催化劑的磨損、中毒等問題也大大增加，嚴(yán)重影響催化劑的使用壽命和鍋爐的運(yùn)行安全。此外，大規(guī)模增設(shè)SCR脫硝裝置后，作為還原劑的氨的來源也將成問題。
催化氧化／還原法是新興的脫硝技術(shù)，其核心技術(shù)是脫硝劑，由強(qiáng)氧化劑、少量的催化劑、活化劑組成，一般首先采用脫硝劑將煙氣中的NO氧化成較易吸收的NO2，氧化度達(dá)到60%左右即可獲得較好的脫硝效果，產(chǎn)物為硝酸鈣。脫硫脫硝一體化中，脫硫效率可達(dá)99%，但由于二氧化硫和亞硫酸鹽的競爭作用，氧化劑耗量大一些，脫硫所需的氧化風(fēng)量可以減少。脫硫生成的硝酸鈣對水體是富營養(yǎng)化物質(zhì)，不能直接排放，但它是良好的葉面肥料。脫硫脫硝塔內(nèi)也分隔成兩部分，下部脫硫，上部脫硝，采用富含氧化劑的硝酸吸收，最終產(chǎn)物為硝酸。對于一些老電廠，設(shè)計時未預(yù)留SCR的安裝空間；對于供熱采暖鍋爐和燒結(jié)機(jī)脫硝，煙氣量和溫度變化都很大，SCR催化劑所需的溫度窗口和均勻的流場均很難滿足要求，因此，采用SCR法進(jìn)行脫硝是不適宜的，建議采用脫硫脫硝一體化裝置。
2．脫硫脫硝聯(lián)合二氧化碳封存一體化技術(shù)海藻作為海洋植物的主體，在光合作用下迅速繁衍生息。海藻的繁殖力，24h即能繁殖新的一代，生長周期短、生物產(chǎn)量高，自身合成油脂能力強(qiáng)，含油率一般在20%～70%，是陸地植物遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，不僅可生產(chǎn)生物柴油或乙醇，還有望成為生產(chǎn)H2的新原料。在使用秸稈生產(chǎn)乙醇汽油之后，利用微藻生產(chǎn)生物柴油則是現(xiàn)在的綠色燃油技術(shù)。從海藻中提取的油脂，成分與植物油相似，可作為生物柴油替代石油，用于工業(yè)和柴油發(fā)動機(jī)。這對中國缺油、少氣、多煤的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及能源安全的保證，都將發(fā)揮巨大的作用。
海藻在進(jìn)行光合作用時需要CO2，每生產(chǎn)1t海藻生物柴油可消耗7t CO2。在發(fā)展海藻生物柴油的同時，還可減少大氣中CO2的排放?？梢哉f，海藻是一種優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)能源。微藻資源豐富，不會因收獲而破壞生態(tài)系統(tǒng)，可大量培養(yǎng)而不占用耕地。美國的Earthrise公司還在加利福尼亞州的淺海區(qū)域培殖藍(lán)綠藻，這種水藻的蛋白質(zhì)成分很高，營養(yǎng)價值豐富，是地球上最能有效吸收CO2并釋放出O2的植物。它所需要的高濃度CO2來自工廠所排放的廢氣。濕法煙氣脫硝后副產(chǎn)物硝酸鈣可作為海藻的肥料，而脫硫脫硝后煙氣中的二氧化碳可作為海藻進(jìn)行光合作用所需的二氧化碳，不但達(dá)到了脫硫脫硝聯(lián)合二氧化碳封存的目的，而且可生產(chǎn)綠色燃料。我國有大片的鹽堿地，離海洋很近，可以建造人工池塘，在養(yǎng)殖海藻的同時改造鹽堿地。
3．脫硫聯(lián)合脫汞如果利用現(xiàn)有的濕式脫硫裝置在脫除SO2的同時，也能除去汞，將具有重大的意義。
目前的研究方向主要集中于幾方面：一是測試技術(shù)，以便更好地確定不同煤種中汞的形態(tài)，鍋爐運(yùn)行工次和SCR與FGD的設(shè)計；二是研究添加劑，將其加入濕式FGD系統(tǒng)中，以防止汞的二次揮發(fā)；三是研究含鹵素的化合物，將其加入燃料或鍋爐中，以增加煙氣中氧化態(tài)汞的含量；四是研究低溫催化劑，促進(jìn)汞的氧化；五是開發(fā)預(yù)測模型，用于預(yù)測汞在SCR和FGDS中的氧化還原以及捕捉情況，包括以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的動力模型和CFD模型。由于Hg2+是水溶性的，濕式FGD對汞的去除是有效的，然而現(xiàn)場測試表明，即使入口煙氣中大部分的汞為水溶性的Hg2+，濕式脫硫裝置的除汞率從未有超過70%的。數(shù)據(jù)分析表明，煙氣經(jīng)過濕式脫硫裝置后，單質(zhì)汞的濃度還有所增加，這說明，有部分二價汞被還原成了單質(zhì)汞。因此，需要了解脫硫裝置內(nèi)汞的再揮發(fā)原因及其防止技術(shù)。
Hg的再排放認(rèn)為是由以下反應(yīng)造成的：脫硫漿液中的汞主要存在于FGD固體物中，具體原因尚不清楚，但可能是汞吸附于雜質(zhì)中，也可能是汞易于在細(xì)顆粒物中濃縮。使Hg2+在進(jìn)行再排放反應(yīng)之前，一般采用有機(jī)硫或硫化物予以固定，生成難溶的汞的硫化物，將其固定沉淀下來。大多數(shù)添加劑包括硫化物官能團(tuán)，典型的添加劑有TMT-15（德因薩）、Nalco、NaHS（B&W）、Solucorp、PRAVO等。這些添加劑在不同的實驗中作用相差很大，仍有許多工作需要進(jìn)行研究。在使用石膏板的干燥過程中，溫度升高，存在Hg再次逸出的可能。
4．脫硫聯(lián)合微細(xì)粉塵去除技術(shù)固體微粒按大小分有三個界點，分別是1μm、2.5μLm和10μm粒徑，小于1μm的稱為煙；粒徑大于1μm的稱為塵；粒徑小于2.5μm的稱為細(xì)顆粒；粒徑大于2.5μm的稱為粗顆粒；粒徑小于10μm的由于能被人和動物呼吸系統(tǒng)吸入稱為可吸入顆粒，又由于其重量輕，在空氣中的飄浮時間長而稱為飄塵；粒徑大于10μm的因其重力作用可迅速下沉而稱為降塵。單純采用噴淋法對微細(xì)粉塵的去除率是很低的，一般不超過10%，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，局部形成速度和壓力的驟變，達(dá)到以微細(xì)粉塵為核心的凝并聚合的目的，為微細(xì)粉塵的去除創(chuàng)造條件。
