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1、二氧化硫控制技术进展二氧化硫控制技术进展【摘 要】酸雨形成的主要因素是二氧化硫，大气中二氧化硫的重要来源就是烟气。 这些 污染源严重危害了土壤以及人类的生存坏境。 因此，控制燃煤烟尘的二氧化硫，对改善大 气污染状况至关重要，近年来也不断出现新脱硫工艺。本文综述了二氧化硫气体的控制处 理技术，着重介绍发电厂对烟气二氧化硫控制技术的应用，就国内外烟气脱硫技术发展的 概况、烟气脱硫技术的分类和几种主要的脱硫技术的主要特点以及烟气脱硫技术的现状及 发展趋势进行论述。为发电厂脱硫技术选择和创新提供了依据。 【关键词】二氧化硫；燃煤锅炉烟气脱硫技术脱硫；微生物法；催化还原法；活性炭纤维 法 二氧化硫；烟气
2、脱硫技术；控制技术；现状及发展趋势【Abstract】The main factor for the formation of acid rain is sulfur dioxide, sulfur dioxide is an important source of flue gas in the atmosphere.The pollution sources which cause serious damage to the soil, and human survival environment.Therefore, control the coal dust and sulfur di
3、oxide is very important to improve the atmospheric pollution, also appeared frequently in recent years new desulfurization process.Control of sulfur dioxide gas treatment technology is reviewed in this paper, introduced the application of the power plant for flue gas so2 control technology, the deve
4、lopment situation of the flue gas desulfurization technology at home and abroad, and the classification of the flue gas desulfurization technology and main characteristics of several main desulphurization technology and the status quo and development trend of flue gas desulfurization technology in t
5、his paper.Provide the basis for power plant desulphurization technology choice and innovation. 前言 大气是参与水和各种元素循环的重要环境因素,在保持地球热平衡方面及保护地球上生 物体免受过强宇宙射线、 紫外线照射方面起着重要的作用, 是人类赖以生存的最基本的环 境要素 。但是 , 随着社会发展,大气环境质量日趋恶化 ,它不但破坏自然生态平衡 ,还直接 威胁人类健康乃至生命。在全球范围内普遍发生的大气污染物中, S O2 被列为首位。据联 合国环境规划署 ( U N E P ) 的最新估算指出, 天然
6、硫排放量占全球硫排放总量的 50%。 但在局部地区,人为排放量占该地区总排放量的 90% 以上,而天然源排放量仅占 4%, 其余 6%来自其他地区 。因此 ,控制人为排放的 S O x 十分重要1。 在中国排放二氧化硫总量的 90% 中， 大约有一半以上数量来自火电厂的燃煤过程。 但目前中国有不能关闭这些用煤作燃料的发电厂 ， 据资料报道 2010 年的 SO2 的年排放 量为 2295 万吨， 预计在今后的 15 年内， 到 2015 年降到 2086 万吨， 2020 降到 1995 万 吨。为此， 国家颁布了新的 大气污染防治法 ， 大力发展清洁生产， 提倡节能减排，并划定了 SO2 污
7、染控制区， 并把火力发电厂定格为清洁生产审核企业， 通过安装在线 监测系统， 严格控制发电厂燃煤过程中的 SO2 排放的标准。同时， 国家出台了利用创新 技术处理 SO2 的政策， 给脱硫电厂给与政策优惠。 显然， 电厂燃煤过程要严格控制 SO2 的排放量， 必须依靠现代科技能力， 以创新技术的发展积极探索适合中国国情的脱 SO2 技术2。目前,全世界的脱硫技术有数十种甚至上百种 ,但是已经发展成熟得以应用的 仅为十几种, 按脱硫工艺在生产中的位置可分为炉前脱硫 ( 燃料脱硫) 、 炉内脱硫和炉后 脱硫( 烟气脱硫) 。 1. 炉前脱硫 炉前脱硫也就是燃料脱硫, 主要有物理法、化学法和生物法。
8、但具有应用前景的主要 是物理法 。1.1 物理处理法 物理法主要是利用煤中有机质和黄铁矿的物理性质如密度、表面性质、 电磁性质等的 差异来实现硫的分离, 具有工艺较简单、 投资少 、 操作成本低的特点。主要有机械浮选 法 、 微波法和强磁分离法等 。机械浮选法利用煤与含硫灰份 ( 无机硫 ) 比重的不同进 行浮选 ,这种方法只适用部分煤种且只能脱除煤种中的部分硫; 微波法利用了 1m m 1000m m 电磁波在 50 150下使煤中的 F e - S 和 C- S 键发生共振而断裂, 生成的 游离硫可与氢 、 氧等结合生成 H 2 S 、S O 2 、C O 2 等气体从煤中脱出 ,用 N
9、2 等惰 性气体将产生的硫化物气体带出, 回收硫磺。该法具有能够同时脱除煤中的无机硫和有机 硫的优点 ; 强磁分离脱硫是使煤炭在高磁场的作用下 ,将其中含硫的弱磁性物质 ( F e S2 、M g O 4 等 ) 分离出来, 以达到一定的脱硫效果1。 1.2 微生物处理法 利用微生物处理二氧化硫的方法具有投资小、 运行成本低（处理费用是湿法脱硫的 50%） 、常温常压下可以进行及对环境无污染的优点，因此越来越受到人们的重视生物脱 硫利用自养微生物对 SO 2 的代谢过程将 SO 2 脱除。在生物脱硫的过程中，氧化态的污 染物 SO 2 经微生物还原作用生成单质硫，然后再固定到蛋白质当中典型的脱
10、硫细菌有 脱硫弧菌、紫色硫细菌、绿色硫细菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、脱氨硫杆菌、贝氏 硫菌属、发硫菌属和辫硫菌属等。从国内外的研究成果看， 可以将微生物脱硫技术与目前 广泛使用的湿法脱硫相结合。用微生物水溶液或悬浮液吸收烟气中的二氧化硫，然后用微 生物脱除液相中溶解的硫化物。最近，有人把氧化亚铁硫杆菌脱硫法与稀硫酸吸收法进行 比较，发现氧化亚铁硫杆菌处理二氧化硫的方法比传统的稀硫酸吸收法的脱硫率高得多 此外， 研究中还对处理量、液气比、二氧化硫浓度、三价铁浓度及温度对亚铁硫杆菌处理 烟气二氧化硫效率的影响进行了探讨， 并找到了最佳反应条件：液气比 12.5 L/m 3 以上， 二氧化硫浓度
11、 1 000 5 000ppm，Fe 3+ 浓度 0.6 g/L 以上，温度范围为 30 35，此时 脱硫率大于 98% 与传统的湿法脱硫相比， 利用亚铁硫杆菌脱硫有如下优势：微生物法能在较低的液 气比（12.5 L/m 3 ）下达到较高的脱硫率（98%） ，具有一定的工业应用价值在相同 的 SO 2 浓度下，微生物法远比稀酸吸收法有优势，在 1 000 5 000 ppm （工业烟气浓度 范围） 内有很好的脱硫率 Fe 3+ 对稀酸吸收法影响较大，其对微生物法的影响，在 铁离子浓度大于 0.6 g/L 时，脱硫率大于 98%微生物脱硫法投资小，运行费用低，不产 生二次污染，能达到较高的脱硫率
12、，十分适合于中小型锅炉的烟气脱硫3。 1.3 化学脱硫法 化学脱硫法是利用化学试剂在一定的条件下与煤发生化学反应,使煤中的硫转化为可溶 物 ,继而从煤中洗脱的一种脱硫方法 。根据所用化学试剂的种类和反应原理的不同 ,化学 脱硫法可分为碱处理法, 氧化法 ,溶剂萃取法 ,热解法等 。 1.3.1 催化还原脱除二氧化硫 大多数烟气脱硫技术使用的是氧化的方法，如石灰- 石灰石法等，这类方法以抛弃型 为主，容易造成二次污染如果能将二氧化硫还原为单质硫， 则既可以回收硫又可以避免 二次污染，从而达到理想的脱硫效果采用还原二氧化硫的方法进行烟气脱硫的技术其优 点是显而易见的：可回收硫磺；还原剂来源广泛；是
13、一步完成的干法过程， 不产生 废渣或废液目前这种方法尚未得到大范围推广的主要原因在于其应用存在一定的局限性， 即在有氧条件下，存在一个很强的竞争过程， 氧既可以使催化剂降低活性（活性组分主要 是金属硫化物） ，又易消耗还原剂，提高成本因此，多数催化还原二氧化硫的研究是针对 无氧尾气中的二氧化硫的， 所采用的还原剂主要是炭类化合物：CO 气以及氢气如王磊 等研究和比较了整个稀土氧化物系列（11 种）在二氧化硫的非选择性催化还原中的催化作用，并对稀土氧化物的活化特性和机理进行了探讨在研究中所使用的还原剂是 CO由 于烟气成分十分复杂， 因此对于烟气中二氧化硫的脱除必须要找到一种在有氧气氛下具有 高
14、选择性的催化剂 在这方面已有人取得了显著进展吴迪镛等考察了一种在低温等离子 体条件下的催化还原剂 Fe 2 O 3 /-Al 2 O 3 ， 其作用是一个能量与物质双重耦合的过程，既不同于传统的催化还原法，又把催化剂成功地引入了电子法，使二者优势互补这种耦 合过程的提出， 使常温催化还原硫成为可能，同时该耦合还原过程中的还原气来自烟道气 中的二氧化碳在低温放电等离子体的作用下产生的一氧化碳及其活性基团， 因而与其他还 原法相比较， 还原气的来源方便且反应温度较低其中的二氧化硫的脱除率达 85%以上， 但选择性不很理想与其他方法相结合， 探索在有氧气氛下催化还原二氧化硫的新途径不 失为一种新的思
15、路.由此可见，催化还原二氧化硫是一个很有开发前景的研究领域3 2. 炉内脱硫 主要是指在燃烧时在炉膛内加入脱硫剂, 将硫固定在炉渣内从而达到脱硫的目的, 脱硫 剂主要是一些碱金属氧化物或氢氧化物如氧化钙 、 氢氧化钙、氧化镁等 ,近年来, 迅速发 展起来的一种经济的炉内脱硫方法是流化床燃烧中床内加钙脱硫法, 该方法是在床内加入 石灰石( C a C O 3 ) 或( C a C O 3 M g C O 3 ) 作为脱硫剂 ,在 800 850左右热解 生成 C a O 和 C O 2 , 然后 C a O 和 S O 2 及 H 2 S 反应生成 C a S O 4 , 达到脱硫效果 。它的脱
16、硫效率高 ( C a/ S 比为 1. 8 2. 5 时 ,脱硫效率可达 90%左右) 、 系统简单、 投资少、运行费用低 ,并且因其低温燃烧后分级送风 ,可同时控制 N O x 的排放, 而且有 良好的环保性能。 2.1 新型一体化干法脱硫工艺 （NID） N ID 脱硫工艺是 A LST O M 公司是上世纪 90 年代中期的干法脱硫工艺。 它是利用 石灰或消石灰为脱硫剂， 把电除尘器捕集下来的飞灰和加入的脱硫剂进行混合， 然后增 湿， 作为吸收剂注入除尘器入口烟道， 使之均匀地分布2。 2.2. 催化氧化法 以氧化铝为载体，氧化铀、硫酸钾或五氧化二钒等为催化剂，使二氧化硫氧化成无水 或 78% 的硫酸。 该法是在高温条件下进行的操作，所需费用较高。但是由于技术上比较 成熟，目前国内外对高浓度二氧化硫的烟气治理多采用此法。 煤在炉内燃烧过程中进行脱硫，即在煤中加入固硫剂，使煤在燃烧过程中
