脫硫塔是指對工業廢氣進行脫硫處理的設備，以塔式設備居多故得名。
脫硫塔可以利用內部的脫硫工藝，將工業廢氣中的有害物質（如硫化氫、二氧化硫等）通過化學反應或吸附等方法來達到脫硫的目的。根據脫硫工藝的不同，可以分為干法脫硫法、濕法脫硫法和生物脫硫法。對應的脫硫塔的工作原理和基本構造也不盡相同。
簡史
根據脫硫工藝的不同，脫硫法分為干法脫硫法、濕法脫硫法和生物脫硫法。
濕法脫硫法的歷史最為悠久，有百年以上歷史，最早普遍用于化工領域，已經具備成熟完善的工藝設備技術。20世紀70年代以后，環保日益受到重視，濕法技術也開始逐步應用于尾氣治理工程中。截至2020年，濕法是當前技術最為成熟、范圍應用最廣、脫硫最徹底的煙氣脫硫技術，尤其是環保嚴格的超低排放地區，濕法也是最可靠的方法。濕法脫硫法在各行各業根據各自的具體情況和行業特點，開發出很多的相似技術。這些方法的區別主要在于脫硫劑的選擇及配制上，相同之處在脫硫塔主設備都是氣液相吸收塔，多數情況下采用噴淋塔，個別情況下采用填料塔、篩板塔。而干法脫硫法的出現要晚一些，當前運用最普遍的干法脫硫法是循環流化床法。它是德國魯奇公司20世紀80年代開發，截至2020年也有四十年的應用經驗。它的原理是利用干法脫硫塔，將脫硫劑（如生石灰、氧化鐵，活性炭等）粉末與廢氣充分融合和劇烈反應，達到脫硫效果，與濕法相比，脫硫效率偏低，一般只有70%左右。生物脫硫法則是20世紀80-90年代開發的一種脫硫技術，它通過在脫硫塔中培養脫硫細菌，利用細菌能以一種或多種還原態或部分還原態的硫化物為能源，還具有通過氧化、和不溶性金屬硫化物而獲得能量的能力來實現對廢氣脫硫的效果。由于該方法具有成本低、耗能少、易操作、不會造成環境二次污染等優點，已經在日本、瑞典、德國等地有了廣泛的應用。
工作原理
干法脫硫塔原理
干法脫硫法是讓工業廢氣經過一定處理后，通過干法脫硫塔，利用其中的脫硫劑（物質或多孔物質）與廢氣中的有害物質（如硫化氫、二氧化硫等）進行化學反應或吸附以達到脫硫的目的。
以中國養殖場沼氣工程普遍使用的干法脫硫法為例，是利用氧化鐵、赤泥顆粒或者活性炭等多孔物質對硫化氫進行氧化和吸附以達到脫硫的目的。如圖1，設備3為脫硫塔，一般為2~3座并聯使用，維修或更換脫硫劑時可單只使用。沼氣從底部進入，穿過脫硫吸咐劑后從頂部離開。
常溫下含有硫化氫的沼氣通過脫硫塔時，沼氣中硫化氫與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵和亞硫化鐵（脫硫反應）；然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧氣接觸，當有水存在時鐵的硫化物又轉化為氧化鐵和單質硫（再生反應）。
脫硫反應：
再生反應
這種脫硫和再生過程可循環進行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面大部分被硫或其他雜質覆蓋而失去活性為止。
濕法脫硫塔原理
濕法脫硫法是在濕法脫硫塔中利用特定的溶劑與工業廢氣逆流接觸而脫除其中的有害物質（如硫化氫、二氧化硫等），然后溶劑通過再生后重復利用。根據吸收機理的不同，可分為堿性溶液吸收法、絡合鐵法、MSQ法、PDS法及濕式茶醒氧化法等。
堿性溶液吸收法
以中國養殖場沼氣工程普遍使用的濕法脫硫法為例，它采用碳酸鈉溶液吸收酸性氣體，并加入載氧體(TTS)作為催化劑，吸收沼氣中的硫化氫，并將其氧化成單質硫。其中TTS脫硫催化劑屬于磺化酞菁鈷系列有機有機高分子化合物類配位化合物，具有較高的酸堿和熱穩定性，并且無毒，它對硫化物具有較好的催化氧化活性。
脫硫反應：
再生反應：
這種脫硫和再生過程可循環進行多次，但由于一部分碳酸鈉變成了碳酸氫鈉而使脫硫效率降低，一部分變成硫酸鹽而被消耗，因而需要及時補充碳酸鈉。
絡合鐵脫硫法
絡合鐵脫硫法在濕法脫硫塔中采用鐵為催化劑，通過堿溶液吸收硫化物。硫化氫氣體與堿發生反應生成，高價態Fe 還原成低價態Fe，將轉化成硫S。再生環節中，絡合鐵溶液中，低價態Fe 與空氣接觸氧化成高價態Fe，恢復氧化特性，溶液循環吸收硫化氫氣氣體。
脫硫反應：
再生反應:
絡合鐵溶液本身無毒、無害，絡合鐵脫硫法是一種有效的廢氣處理方法。但濕法脫硫流程比較復雜、投資大、成本高，適用于氣體處理量大且硫化氫含量高的場合。
生物脫硫塔原理
生物脫硫法是在脫硫塔中利用能夠代謝或者的生物群將硫化氫轉化為單質硫或硫酸鹽進行脫硫。其原理主要分為3個階段：1）硫化氫與水接觸，溶于水；2）溶于水的硫化氫被好氧微生物吸附、捕獲與吸收，進而從水中去除；3）進入微生物細胞的硫化氫作為營養成分被微生物分解、利用，從而使硫化氫得以去除。
將一定量的空氣導入含有硫化氫的沼氣中，混合氣體通過生物脫硫塔去除硫化氫。在反應器內部安裝有特殊的塑料填料，它們為脫硫細菌繁殖提供充分的空間。營養液的循環使填料保持潮濕狀態，并且補充脫硫細菌生長繁殖所需的營養。專屬菌種(如絲硫菌屬或者硫桿菌屬)，借助營養液在填料中繁殖。硫化細菌從廢氣中吸收硫化氫，并將其轉化為單質硫，進而轉化為硫酸。
化學反應：
生成的稀硫酸在營養液的緩沖中和作用下，與營養液一起排出系統。
基本構造
干法脫硫塔
干法脫硫塔由塔體、封頭、進氣管、出氣管、檢查孔、木格柵((算子)、排污孔、支床等組成。根據處理氣量的大小不同，分為單層床、雙層床。經過計算，一般床層高度為1m左右時，取單層床；若床層高度大于1.5m，則取雙層床。如圖3所示。
廢氣在塔內流動的方向可分為兩種：一種是氣體自下而上流動，為防止冷凝水沉積在塔頂部而浸泡上部脫硫劑，通常在塔頂部的脫硫劑上裝一定厚度的碎硅酸鋁纖維棉或其他多孔性填料，以將冷凝水阻隔；另一種是氣流自上而下流動，塔內產生的冷凝水大都聚積在塔底部，可通過排污閥定期向外排出。一般為2座并聯同時使用，維修或更換脫硫劑時可單只使用。
濕法脫硫塔
如圖4，原料廢氣進入濕法脫硫塔底部，通過塔內填料層時，與塔頂噴淋而下的脫硫液(堿液)逆流接觸，堿液吸收有害物質（如硫化氫）生成碳酸根；其在氧化劑作用下進一步反應，生成單質硫。塔頂出來的凈化氣中硫化氫質量濃度下降到20。脫硫氣體由塔頂流出，經氣液分離后進入下一工序。吸收了硫化氫的溶液經循環泵送入再生槽進行再生，再生后溶液經液位調節器進入脫硫塔頂部循環使用。
生物脫硫塔
如圖5，為沼氣生物脫硫塔示意圖。含有硫化氫的沼氣從發酵罐出來后，首先經過兩級串聯的脫硫塔，沼氣自下而上通過脫硫塔，弱堿吸收液從塔上端噴淋，沼氣和弱堿性吸收液充分接觸，在接觸過程中完成對硫化氫氣體的吸附，并將硫化氫轉化成溶解于溶液中的流化物。在脫硫塔中吸收了硫化氫而富含的堿液吸收液依次進入富液池和再生池。脫硫微生物主要在再生池中，脫硫細菌所需的磷酸氫二鉀、尿素、硫酸鎂等無機化合物營養鹽通過富液池添加。再生池的液體自流到沉降池中進行泥水分離，生成的單質硫以污泥形式從系統中排出，上清液自流進入貧液池后泵送至脫硫塔的塔頂進行噴淋。
性能特點
關鍵技術
脫硫劑
干法脫硫效果的好壞與脫硫劑的選擇密切相關。影響脫硫劑使用的幾個主要參數如下：
1）孔隙率：單位體積的多孔物質，其各種孔徑的微孔所占的總容積。
2）一次硫容：一定重量的脫硫劑，首次進行沼氣脫硫，其出口硫化氫剛剛超過規定的濃度(20)時，所脫除的硫重量與脫硫劑重量的比值。
3）飽和硫容：一定重量的脫硫劑，在對無水沼氣進行脫硫時，以適當的沼氣速度，經過奈土比特管內的脫硫劑使之飽和，且每2小時稱重1次直到恒重，或重量增加甚微時的硫容。
脫硫劑的裝填量
脫硫劑裝填量取決于原料氣(或工藝氣)的氣量、硫含量和設計脫硫劑的使用壽命，裝填量的計算可按下式進行:
式中，V——(精)脫硫劑裝填量，;
C——進口氣硫化物的濃度，或；
Q——原料氣或工藝氣流量，;
t——(精)脫硫劑使用壽命，；
W——(精)脫硫劑原粒度的重量穿透硫容，%；
d——(精)脫硫劑的堆密度，；
——由毫克到噸之間的換算系數；
實際計算時注意事項：
1）進口硫化物和濃度C與脫硫劑的重量硫容W的單位必須相互對應。比如C采用或，則W必須采用相應的單位。在計算有機硫精脫硫劑裝填量時如不注意上述的"相互對應"，誤差幾乎可達100%；
2）穿透硫容受某些因素影響顯著，需作調整。如雙塔串聯硫容可相應的提高50%；在較高含量時(如>5%)，絕大部分的脫硫劑的硫容均要降低約25%；
3）當確定脫硫劑的裝填量時，反過來可借上式計算其使用壽命，借此計算結果可合理選用舊的脫硫塔或舊設備改作脫硫塔。
脫硫工藝
活性氧化鐵與硫化物反應是一個吸附過程，在常溫下是一個自催化、速度快、不可逆的化學反應。這一反應除了受脫硫劑自身結構(如孔徑大小、孔隙率、比表面積等)影響之外，還與脫硫工藝條件(如堿度、溫度、濕度等)有密切關系。選擇適宜的工藝操作條件，不僅能充分發揮脫硫劑的活性，還能延長脫硫劑的使用壽命，提高燃氣的凈化度：
1）水分的影響。脫硫劑中水的含量對其活性有著重要作用。如果脫硫劑中不含水，脫硫反應就無法進行。因為硫化氫的脫除是通過在活性鐵表面的水膜中離解后，再進行化學反應的，所以水分為常溫氧化鐵脫硫劑的助催化劑。關于脫硫劑的含水量多少為佳，與脫硫劑的狀態(粉狀、粒狀)及毛細孔結構有關。對于不同型號脫硫劑，應分別測定后才得出結論。對于TTL-1型脫硫劑，一般水分含量以13%~15%最適宜。低于該值則降低了助催化作用，脫硫效果差;而水分過高，又使脫硫劑孔隙發生水封現象，使硫化氫難以向脫硫劑毛細孔內部擴散，使脫硫劑活性降低，不利于脫硫反應的進行。
2）溫度的影響。對于TTL-1型脫硫劑，在粒度、水含量、pH值、空速等相同的工況下，脫硫反應的最佳溫度為30°C。
3）沼氣中二氧化碳的影響。脫硫劑的活性隨二氧化碳濃度的增加而降低。這是因為氧化鐵脫硫過程主要是通過堿性液膜進行的，而二氧化碳在液膜中的溶解勢必降低溶液的pH值，從而改變脫硫劑的活性，因此，在設計脫硫裝置時必須充分考慮二氧化碳對脫硫劑的影響并留有余地。而在使用過程中應及時補加堿液，以提高脫硫劑的使用壽命。
4）硫化氫濃度的影響。硫化氫濃度大小對脫硫劑影響不大。但硫化氫濃度越高，單位體積使用的脫硫劑時間越短，即脫硫劑一次工作疏密達到飽和的時間越短，需要再生的周期就越短。因此，在設計脫硫裝置時，要考慮處理沼氣量、硫化氫濃度以及一次脫硫劑的使用時間，使裝置的脫硫效率達到較高水平。
5）脫硫劑粒度的影響。成型的脫硫劑一般是多孔結構，脫硫反應主要在毛細孔的表面上進行。所以粒度直接影響脫硫劑的活性。當粒度為0.9~1.5且直徑為1.21mm時，一次工作硫容比粒度大于1.9，直徑大于1.95mm的脫硫劑具有更高活性。
6）堿度的影響。常溫氧化鐵脫硫的一個重要階段是硫化氫首先在水膜中離解。只有當8
7）氧氣的影響。當有氧存在時，可使脫硫劑在脫除硫化氫的同時進行再生反應。再生速度的快慢，直接影響到脫硫劑表面活性的大小。當含氧量高，硫化氫低時，脫硫劑的活性就高。在硫化氫濃度較低時，被凈化的氣體中含氧量不超過0.8%，即可連續再生。
脫硫細菌
生物脫硫工藝中，股硫細菌主要分為光能自養型和化能自養型2大類：
1）光能自養型脫硫細菌
光能自養型脫硫細菌屬于一類在無氧光照條件下，以二氧化碳為碳源，可見光為能源，以硫化氫、硫或氫氣作為供氫體的光合煙菌，主要包括藍硫細菌、紫硫細園和綠菌門等。紫硫細菌細胞內主要色素為細菌葉綠素α和類胡蘿卜素，菌體呈紫色、褐色或紅色，代謝過程中可產生單質硫或硫酸，硫可積累在細胞內或分泌至細胞外;綠硫細菌的細胞內主要含細菌葉綠素c、葉綠素d，使菌體主要呈綠色，反應產物是元素硫，并常分泌至細胞外。光能自養型細菌通常在光線充足并含有硫化氫的厭氧環境中生長良好。
2）化能自養型脫硫細菌
化能自養型脫硫細菌主要包括脫硫桿菌、嗜酸氧化硫桿菌、排硫桿菌以及混合菌種等，化能自養型脫硫細菌以二氧化碳為碳源，同時在氧化硫化物的過程中獲得能量。化能自養型脫硫細菌將硫化物轉化為單質硫，既能夠在有氧條件下進行，也能在無氧條件下進行。化能自養型脫硫細菌硫桿菌屬中除脫氮硫桿菌是一種兼性厭氧菌外，其余都屬于需氧微生物。一般化能自養型脫硫細菌最適宜生長溫度為28~30°C。化能自養型脫硫細菌中脫氮硫桿菌的使用較為廣泛。
近年來，化能自養型生物脫硫技術的研究和應用取得了較大進展，化能養型微生物脫硫工藝既可以將硫化氫氣體直接送人脫硫裝置中，吸收過程和氧化過程可以在厭氧反應器中完成，也可以把沼氣中的硫化氧經過吸收后進入脫硫反應中，在自養微生物的作用下完成硫化物的氧化過程.生物脫硫液中脫硫微生物的生長狀況是影響系統脫硫效果的關鍵，在嚴格控制供氧量的條件下，大中型沼氣工程中化集團能自養型微生物脫硫技術具有很廣闊的應用前景。
應用領域
沼氣的提純凈化
沼氣的提純凈化主要包括脫硫、脫水、脫二氧化碳及其他不可燃的雜質。沼氣的主要成分為甲烷(40%~75%)，二氧化碳(15%~60%)，還有少量的水、硫化氫和氧氣等雜質。天然沼氣是一種低熱值氣體，其高位熱值一般為22~25M，使用范圍極其有限，且利用效率低。中國現有的養殖場沼氣工程主要將沼氣應用于養殖場豬舍保溫、燒鍋爐、職工炊事或作為能源供當地用戶使用。而沼氣經提純凈化后則可提高其成分中甲的相對含量，甲烷的高位熱為39.8M，故通過提純可提高其熱值。提純凈化壓縮后的沼氣可作為生物天然氣、注入天然氣網，用于城鎮居民日常生活的清潔燃料，或可用于燃料電池發電、熱電聯產或用作汽車燃料，或可灌裝入氣瓶或槽罐，運往各鄉各村，使鄉村居民和城市居民一樣用上清潔、方便的燃氣。
發電廠/電熱廠廢氣凈化
由于發電廠或電熱廠大量使用煤炭來提供能源，而煤炭燃燒時絕大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，隨煙氣排放，污染大氣，危害動、植物生長及人類健康，腐蝕金屬設備。在目前環境污染的嚴重情形下，脫硫塔成為工廠凈化廢氣的重要工具。
脫硫塔火災頻發問題
據不完全統計，2018年至2020年7月，中國脫硫塔著火事故已超40起。脫硫塔緣何頻頻起火，這個問題需要明確。
防腐材料是客觀原因
脫硫塔的消防隱患主要在吸收塔，吸收塔防腐材料為玻璃鱗片樹脂涂料，脫硫塔頂部為PP材質的除霧器，這些都為易燃物質，也是引起火災的主要部位。玻璃鱗片樹脂涂料的物理結構決定了耐溫性較差，價格相對較低；如果采用不銹鋼等無機化合物作為防腐涂層，成本太高，顯然不經濟。目前市面上幾乎都采用玻璃鱗片樹脂涂料作防腐材料，更為經濟的涂層材料還在研發中。
人為因素系主要原因
脫硫塔正式投運后，內壁潮濕產生火災的概率很小，脫硫塔著火均發生在施工過程中，施工不當屢見不鮮。施工不當只是表象，根本原因是管理不當。主要問題作業人員沒有煙氣治理設施消防問題的清晰概念，管理人員沒有煙氣治理設施消防問題的安全警覺，事故單位沒有系統的安全防范標準和管理導則。部分在建項目或改造項目存在趕工期現象，交叉作業、冒險施工增加了火災事故發生的概率。塔內防腐材料一旦著火，因滅火條件受限，往往只能任其自燃結束，導致整個塔體及設備損毀，造成嚴重的經濟損失。
多措并舉杜絕事故發生
要杜絕事故發生，必須采用多措并舉：1）增加人員的培訓。施工區實行全封閉隔離、施工人員正確著裝、吸收塔和煙道內加強通風、吸收塔周圍嚴禁動火、電焊手工時必須清理施工現場，從嚴從細安全管理；2）在管理和施工方面，從標準抓起。火電廠和煙氣治理設施的基建隊伍和檢修維護隊伍，要自主制定企業的專項安全導則和防范標準，高度重視煙氣治理設施消防問題的研究和防范；3）治標還需治本，改進防腐材料十分必要，有關行業管理部門應著手引導從業企業、科研部門在防腐材料的研制方面取得突破。
相關事件
2023年8月18日上午10點53分，丹東市華孚熱電的一臺脫硫塔在檢修過程當中發生火災。初步懷疑是電焊火花引燃防腐鱗片導致。次日，“華孚熱電”公眾號針對前一日的脫硫塔火災事故發布官方通告。
參考資料 >
高效管道式玻璃鋼脫硫塔的設計.知網.2024-02-19
沈陽：熱電廠脫硫塔起火 市民擔心供暖.m.toutiao.com.2022-05-17
電廠各種濕法、干法、半干法脫硫技術工藝流程及優缺點匯總.北極星環保網.2024-02-19
三年著火事故超40起，火電脫硫塔頻頻“引火上身”，到底該如何防范?.澎湃新聞.2024-02-19
遼寧丹東華孚熱電通告脫硫塔火災事故.百家號.2024-02-19