国内外二氧化硫处理技术的研究

国内外二氧化硫污染及其处理技术

摘要：二氧化硫是大气的主要污染物之一，它给人类带来的危害较为严重。我国是一个二氧化硫排放大国，因此探求二氧化硫处理技术，对于环境保护显得尤为重要。本文主要综述了近些年来国内外关于二氧化硫处理技术的研究进展。

关键字：二氧化硫、处理技术

二氧化硫的来源：SO2是大气主要污染物之一,为大气环境污染例行监测的必测项目。以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等为其主要来源。

二氧化硫的危害：SO2的污染属于低浓度、长期污染，它的存在对自然生态环境、人类健康、工业生产、建筑物及材料等方面造成一定程度的危害。SO2对人体健康的影响主要通过呼吸道进入人体，与呼吸器官作用，引起或加重呼吸器官的疾病。SO2往往被飘尘吸附，SO2和飘尘的协同效应使其对人体的危害更大。SO2对植物的危害主要是通过叶面气孔进入植物体，如果其浓度和持续时间超过本体的自解机能就会破坏植物的正常生理机能，使其生长缓慢，对病虫害的抵御能力低，严重时会枯死。SO2给人类带来最严重的问题是酸雨，这是全球性问题。酸雨对环境的危害最为突出的是使湖泊变为酸性，导致水生物死亡。酸雨对生态系统的影响及破坏主要表现在使土壤酸化和贫瘠化，农作物及森林生长减缓。酸雨还加速了许多用于建筑结构、桥梁、水坝、工业装备、供水管网、地下储罐、水轮发电机组、动力和通讯设备等材料的腐蚀，对文物古迹、历史建筑、雕刻等重要文物设施造成严重损坏。我国目前的现状：我国是一个燃煤大国，每年的耗煤量约为10亿吨，长期以来，在我国能源生产与消费结构中煤炭一直占主导地位，在今后相当长的时期内，煤炭还将是我国的主要能源，煤炭在能源结构中的主导地位不会改变【1】。我国煤的质量较差，含硫量较高，这也是导致我国每年二氧化硫排放量较高的主要原因；另一方面就是燃煤的脱硫过程，技术较为落后，效果不好，对于燃烧产生的二氧化硫处理技术较差，导致我国每年二氧化硫排放量较高。2005年，全国二氧化硫排放总量高达2549万吨【1、2】，居世界第一，比2000年增加了27%。2010年排放量为2300万吨，虽然排放量有所下降，但仍居世界第一位。有关研究表明，中国每排放一吨二氧化硫造成的经济损失约2万元，空气污染特别是酸雨污染已严重制约着全面建设小康社会目标的顺利实现。因此，研究二氧化硫的处理技术对于环境保护和经济建设方面都非常重要。

国内外二氧化硫的处理技术研究进展：针对二氧化硫污染严重的问题，各国也都在进行研究新的技术处理，以减少二氧化硫对环境的危害。从层面上看，应当包含两方面的内容，一：对含硫化石燃料燃烧前进行脱硫，这是从根源上减少二氧化硫的危害；二：对烟道气中的二氧化硫进行吸收，减少二氧化硫的排放。

目前烟气脱硫技术种类达到几十种，下面介绍主要的处理方法。

1、湿法脱硫

湿法脱硫工艺是世界上应用较多的脱硫技术，占脱硫总装机容量的83.02%。原理是采用采用碱性浆液或溶液作为吸收剂在吸收塔内对含有SO2的烟气进行喷林洗涤，使SO2和吸收剂反应生成亚硫酸盐和硫酸盐。湿法烟气脱硫技术是烟气脱硫技术中最为成熟的一种技术, 常用的湿法工艺有：石灰石／石灰一石膏法、双碱法、氨酸法、钠盐循环法、碱式硫酸铝法、水和稀酸吸收法、氧化镁法、海水脱硫、高分子溶液吸收【3】、含砷碱液吸收【4】、利用除尘水，冲渣水处理SO2【5】等技术

1.1、石灰/ 石灰石- 石膏法。

这种方法是利用石灰或石灰石作吸收剂, 吸收净化烟气中的SO2, 反应生成亚硫酸钙( CaSO3 ) , 再将这一产物氧化成石膏( CaSO42H2O) , 脱硫效率可达90% 以上，该工艺比较适合于中低硫煤锅炉。

1.2、海水烟气脱硫技术

海水烟气脱硫是利用海水的天然碱度来脱除烟气中的SO2

1.3、高分子溶液吸收

高分子溶液循环吸收法脱除并回收烟气中的二氧化硫技术”采用的吸收剂是以有机高分子试剂为主, 添加少量活化剂和缓蚀剂等组成的水溶液。该吸收剂对SO2气体具有良好的吸收和受热状态下的解吸能力, 其脱硫机理如下:

主反应式:

.SO2 +H2O +R→R.H2SO3

另有附属反应:

SO3 + H2O →H* + HSO3-

上式中R 代表高分子吸收剂, 两种反应均是可逆反应, 低温下反应从左向右进行, 高温下反应从右向左进行。“高分子溶液循环吸收法脱除并回收烟气中的二氧化硫技术”正是利用此原理, 在低温下吸收二氧化硫,高温下将吸收剂中二氧化硫再生出来, 从而达到脱除和回收烟气中SO2的目的。回收得到的高浓度SO2气体(干基) 纯度约为9 9% , 可作为制硫酸、液体二氧化硫或者制硫磺, 真正实现烟气中的硫变废为宝。

1.4、含砷碱液吸收

将含砷碱液通入二氧化硫烟气, 控制pH 值, 过滤得到还原溶液和锑渣。还原溶液经过蒸发结晶得到含砷亚硫酸钠混合盐; 然后, 在高温下挥发三氧化二砷, 收集烟尘得到三氧化二砷, 剩余的亚硫酸混合盐溶于水, 用硫化钠进一步除砷, 净化后的亚硫酸盐混合物蒸发结晶, 与炭混匀在高温下煅烧,亚硫酸混合盐转化为硫化钠。过程所得的锑渣送鼓风炉回收锑, 三氧化二砷出售给提砷厂家提炼砒霜,硫化钠为一种工业品出售。整个过程将锑、砷和碱得到分开。含砷碱液和烟气二氧化硫的综合处理后, 锑的回收率达到95%; 砷开路率超过94%, 进入了氧化砷烟尘中，并且二氧化硫的处理效果较好。

1.5、冲渣水处理SO2

除尘水、冲渣水能否代替石灰水净化SO2,主要取决于其中的Ca2+、Mg2+等金属离子总量和pH值。所以先在实验室测定除尘水、冲渣水的上述值。除尘水、冲渣水中镁的含量, 如比石灰水高,则对SO2的吸收有利。用冲渣水脱硫, 可采用两种方案。一是直接使用燃煤锅炉冲渣水处理锅炉烟气中的二氧化硫, 不加任何辅助脱硫剂。可降低净化成本80%。二是在冲渣水中加四分之一的石灰水, 脱硫率与石灰水相当, 运行成本降低34%。这样能使目前因运行成本过高而停用的SO2净化设备运转, 按中硫煤计算, 热电厂两座燃煤锅炉每年减少二氧化硫排放2200t。

2、半干法脱硫

半干法烟气脱硫技术是把石灰乳雾滴喷入吸收塔, 使其与烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4,由于烟气的加热作用, 石灰乳中的水分很快蒸发,最终得到干燥状态的副产品。半干法烟气脱硫的特点是: 脱硫反应是在气、固、液三相状态下进行的, 利用烟气蒸发吸收液中的水份, 使最终产物成为干粉状, 并且工艺流程简单、运行稳定可靠, 投资占电厂工程总投资的10% - 15% ,运行费用较低, 电力消耗仅为湿法的25% - 50%,脱硫效率可达80% - 90% 。

2.1旋转喷霉干燥法(SDA)

SDA法的原理是通过高速旋转的雾化器，将吸收浆液雾化成细小雾滴，与烟气中的SO2进行传质、传热反应。其转速可达15 000～20 000 r／min，转速与雾化效果及脱硫效率成正