浅谈二氧化硫污染控制技术

时间：2024-05-17

（陕西省环境监测中心站，陕西西安 710054）

浅谈二氧化硫污染控制技术

刘娜周健任越尚宇董丽娜冯燕吕婧

（陕西省环境监测中心站，陕西西安 710054）

本文从源头治理（燃料脱硫）、燃烧过程及末端控制（烟气脱硫）三方面对二氧化硫污染控制技术进行了概述。

二氧化硫；控制；烟气脱硫

1 二氧化硫的性质及来源

硫氧化物中主要是二氧化硫，对人类健康及环境质量具有极其严重的危害性。造成城市空气污染的二氧化硫主要是来自化石燃料的燃烧，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放二氧化硫。二氧化硫气体是目前危害最大最难处理的大气污染物之一。

2 二氧化硫的控制技术

分三大类：一是源头控制，即燃料脱硫技术，通过各种技术手段，降低燃料中的硫含量；二是燃烧过程脱硫，既燃料在燃烧过程中生产是二氧化硫与碱土金属氧化物CaO、MgO反应生产CaSO、MgSO4等而被脱除；三是末端控制，即烟气脱硫技术（FGD），把已生成的二氧化硫通过各种技术手段从烟气中脱除，从而降低排放量。FGD是目前应用最广、脱硫效率最高的方法。

2.1 采用燃料脱硫技术

2.1.1 煤的洗选。洗选是利用煤和杂质物理性质、化学性质的差异，通过物理选煤、物理化学选煤、化学选煤或者微生物选煤等方式除去或减少原煤中硫分、灰分等杂质，可有效减少烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放。实际选煤生产中常采用物理选煤和物理化学选煤，可有效脱除燃煤中的无机硫（黄铁矿硫）。

2.1.2 煤的气化和液化技术。煤的气化是指在一定温度和压力下，将经过预处理的煤送入专用的煤反应器内，通过空气或氧和蒸汽等气化剂，对煤进行热化学加工，将煤中的有机质转变为煤气的工程。煤的液化是指煤经化学加工，通过煤的直接液化或煤间接液化转化为液体燃料（包括烃类及醇类燃料）的过程。

2.1.3 水煤浆技术。水煤浆是指由煤粉（约占70%）、水（约占30%）及少量化学添加剂混合制成的一种浆体燃料。水煤浆可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，优点是其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于电站、锅炉以及其他工业窑炉等，用于代替煤炭燃用，燃烧效益高、环境污染小。

2.1.4 型煤加工技术。型煤加工是通过煤粉或低品味煤加入粘合剂后，制成具有一定强度和形状的煤制品，分为工业型煤和民用型煤。高硫煤制备工业型煤时，加入适量的固硫剂，可大幅减少烟尘中二氧化硫的排放。

2.2 采用燃烧过程脱硫技术

炉内喷钙技术。用压缩空气将150目左右的石灰石粉喷射到炉内最佳温度区，使脱硫剂石灰石与烟气充分接触，保证足够的反应时间，使石灰石粉在炉内锻烧分解生成的氧化钙，利用生成的氧化钙与炉内烟气中的二氧化硫进行反应实现炉内脱硫。其主要反应为：

炉内喷钙技术的优点是以石灰石等钙基物料作为吸着剂，来源广泛，价格低廉，脱硫渣为中性固态渣，无二次污染；既可用于燃用中低硫煤，也能用于燃用高硫煤。在合理的钙硫比（Ca/S≤2）情况下，脱硫率高达75%以上。炉内喷钙技术的最佳燃烧方式是流化床燃烧，其他方式效果均不理想。

2.3 采用烟气脱硫技术

烟气脱硫技术一般可分为湿法、干法（半干法）两类。

2.3.1 湿法烟气脱硫。硫湿法烟气脱硫是指应用液态（液体或浆体）吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，脱硫产物的最终形态为溶液或浆液的状态。湿法脱硫的优点是脱硫效率高，技术成熟，运行稳定可靠，脱硫副产物可以利用等；缺点是存在脱硫废水处理的问题，容易造成二次污染，且由于洗涤后烟气温度低，不利于烟囱排气的扩散，需要设置烟气再热器，能耗高，管道及设备腐蚀严重等。主要的湿法脱硫技术有：（1）石灰石/石灰-石膏法。将石灰石粉制成浆液，在吸收装置中与二氧化硫反应，脱除二氧化硫的同时可以回收副产物石膏。为了降低脱硫设备的负荷，通常将其布置在烟气除尘系统之后。石灰/石灰石-石膏法占湿法烟气脱硫的80%以上。该方法脱硫效率高达95%以上，技术成熟，运行可靠，使用于高、中、低硫煤。缺点是浆液pH值过高时，会使脱硫设备内堆积结垢、堵塞，不能保证设备安全运行。（2）双碱法。双碱法烟气脱硫是利用碱或碱金属盐类（如氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠）等的水溶液来烟气中的二氧化硫，利用石灰反应器中的石灰使脱硫后的水溶液再生，再生后的吸收液可以循环利用。可回收亚硫酸钙和石膏脱硫副产品。此方法反应机理与石灰石/石灰-石膏法类似，是为了克服石灰石/石灰-石膏法容易结垢的缺点而发展起来的。（3）氨法。氨法烟气脱硫是采用氨水作为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，由于是气-液或气-气相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，吸收设备体积小，可回收硫酸铵脱硫副产品。（4）氧化镁法。烟气经预除尘和除氯后，利用氧化镁浆液或水溶液作为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫。吸收了二氧化硫的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐在一定温度下分解产生富二氧化硫气体，可用于制造硫酸，而分解形成的氧化镁得到再生，可循环使用。

2.3.2 干法烟气脱硫。干法烟气脱硫是指以干粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的二氧化硫。它的优点是工艺过程简单，无脱硫废水、能耗低，管道及设备腐蚀小；缺点是脱硫效率较低，设备庞大、占地面积大，投资大。主要的干法脱硫技术有：（1）烟气循环流化床。烟气循环流化床脱硫是指经预除尘的烟气进入吸收塔后，以石灰石干粉做吸收剂，同时少量水作为增湿水分别进入脱硫反应塔中，使烟气与加入的吸收剂及再循环灰充分混合、反应，脱除烟气中二氧化硫等酸性气体，烟气由脱硫塔上部出口排出，经二次除尘后，固体颗粒被分离，大部分送入塔内进行再循环；脱硫后的烟气排入大气。此法脱硫效率高，无脱硫废水，脱硫副产品成干态，不会造成二次污染。（2）电子束法。电子束烟气脱硫法是利用在反应器内用电子束对烟气进行照射，用氨作为吸收剂。烟气在反应器内照射后，分解产生了大量强氧化性的氢氧基和氧原子等自由基，将烟气中二氧化硫和氮氧化物氧化成高价态，与水反应后生成硫酸和硝酸，继而与氨反应得到硫酸铵、硝酸铵副产物。此法可达到烟气同时脱硫脱氮的效果，脱硫效率高达95%以上，脱氮效率高达80%以上。