国内外二氧化硫污染及其治理技术

国内外二氧化硫污染及其治理技术

摘要：SO2是当今人类面临的主要大气污染物之一。改革开放以来，随着经济的发展，我国的电力工业持续、稳定增长，但我国SO2污染日趋严重。本文简要介绍了二氧化硫的来源、危害，对目前国内外采用的脱硫技术、工艺及其优缺点做了介绍，并从技术先进性、针对性、投资、运行费用等方面对各种工艺技术进行了评价。

关键字：二氧化硫来源危害污染治理

1．二氧化硫来源

二氧化硫是一种无色有强烈刺激性气味的气体, 化学式为SO2。二氧化硫产生主要有自然的和人为的两种来源。最重要的自然来源是火山喷发, 另一些二氧化硫的自然来源有森林火灾和其他的自然燃烧、生物腐烂和有机生物体的代谢过程, 特别是海洋浮游生物和细菌的新陈代谢产物[1]。二氧化硫的人为来源主要是各种工业与制造业的生产以及汽车尾气排放等,生产过程中煤和石油的燃烧都会排放出二氧化硫。

2．二氧化硫治理的必要性

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。如果与水混合，再与皮肤接触，

便有可能发生冻伤。与眼睛接触时，会造成红肿和疼痛[2]。

二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。上呼吸道的平滑肌因有末梢神经感受器，遇刺激就会产生窄缩反应，使气管和支气管的管腔缩小，气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用，在一定程度上可减轻二氧化硫对肺部的刺激。但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺部产生刺激作用[3]。

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[4]，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。

为了减少二氧化硫对人体，对植物的直接危害以及由二氧化硫引发的酸雨危害，人们采用各种工艺去除二氧化硫。

3．二氧化硫污染现状

我国是燃煤大国，煤炭在我国能源结构中占有主导地位，例如占工业燃料总量的75%以上、占发电厂能源的76%、占民用商品能源

的84%，以上这种比例持续了几十年。近年来随着石油、天然气开发量的增加和太阳能、水能等新型能源使用范围的拓宽，煤炭在能源结构中所占的比例有所减少，但其主导地位仍未改变，现在煤炭消费量占一次能源总消费量的70％左右。此外，我国煤炭特点之一就是含硫量高，尤其是西南地区开采的煤炭含硫量约为1%～2%，有的甚至高达6％。研究表明，我国大气中SO2有九成来源于化石燃料的燃烧排放，其中约50%来自火电厂。

随着经济不断发展，我国燃煤量呈迅速增长趋势，SO2的排放量也随之迅速增加。1995 年时，我国的S02排放量已超过欧洲各国和美国，居世界第一位，到2004 年，全国S02的排放量约为2255 万吨，比上年增长了4.5％。表1.1 列举了从2004 年至2010 年我国S02的排放量及变化程度[5]。

表1.1 2004 年至2010 年我国S02的排放量

年限S02排放量（万吨）同比增长率（%）

2004 2255 --

2005 2549 13.04

2006 2588.8 1.56

2007 2468.1 -4.66

2008 2321.2 -5.95

2009 2214.4 -4.6

2010 2184.7 -1.34

表 1.1 中数据告诉我们，2005 年我国S02排放总量增长最快2006 年已达到高峰，于是政府开始实施节能减排措施，一批专门针对工业企业S02排放的法律法规问世，并且强制执行。2007 年开始我国S02排放总量有所下降，到2010 年，S02排放总量为2184.7 万

吨，相比2006 年下降了15.6%。虽然SO2的排放量有所下降，但是我国的大气污染依然严重，具体表现为酸雨的污染。20 世纪90 年代以前，我国酸雨区主要分布在西南地区，其中最严重的是重庆、贵阳和柳州等地，酸雨区面积约为170 万平方千米；90 年代中期，长江以南和青藏高原以东的大片区域都成为酸雨区，面积为270 多万平方千米；进入21 世纪，城市空气质量有所好转，但部分区域酸雨污染依然严重，不容忽视。

4. 国内脱硫技术现状

我国SO2污染主要是因为煤炭的燃烧[4]，因此，消减燃煤SO2的排放是防治SO2污染的关键措施。减少燃煤SO2排放的途径主要有：(1)采用含硫量低的煤作为燃料；(2)采用高效清洁的燃煤工艺；(3) 采取烟气脱硫技术。其中烟气脱硫是最有效的一种途径，脱硫方式主要可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后3 大类型。

4.1 燃烧前脱硫技术[6-8]

表1.2 主要的燃烧前脱硫方法

脱硫机理脱硫方法

物理脱硫法跳汰分选重介质分选摇床分选电选

化学脱硫法浮选脱硫减法脱硫Meyers 法加氢热解脱硫

生物脱硫法生物浸出法生物表面处理法

4.2 燃烧中脱硫技术

燃烧中脱硫技术是指向燃煤炉堂中喷洒碱性的物质，这些碱性物质和煤碳燃烧产生的SO2发生中和反应，生成呈中性的物质，从而降

低了SO2的排放量。表1.3 中介绍了几种主要的燃烧中脱硫的方法。

表1.3 主要的燃烧中脱硫方法

固硫技术固硫原理

炉内喷钙技术将钙基吸收剂粉料，在气流的携带下，沿炉膛合适的温度区域喷入，使钙基吸收剂粉料在炉内热解、固硫

流化床燃烧技术把燃料和石灰石一同加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床料在炉内沿高度方向上形成有规律的悬浮分布，呈流态化燃烧

型煤加工技术用煤粉或低品位的煤制成具有一定强度和形状的煤制品的技术

燃烧中脱硫技术会影响锅炉燃煤效率，因此，此法一般不会被采用。

4.3 燃烧后脱硫技术

在废气排放到大气之前采用物理和化学方法的排烟脱硫治理技术，还是非常有效果的总的来说分为干法和湿法两大类干法中有活性炭吸附法，利用活性氧化锰等金属氧化物的吸收法及催化氧化法等; 湿法则有碱吸收法氨吸收法及石灰浆吸收法等[9]。

下面介绍氢氧化钠或亚硫酸钠吸收法。

氢氧化钠吸收二氧化硫生成亚硫酸钠，啊硫酸钠再吸收二

氧化硫得亚硫酸氢钠:

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

在所有二氧化硫的治理方法中，这是一个最容易最合理的方法。如果烟气中二氧化硫含量高，则因氢氧化钠液易吸收二氧化碳，增加氢氧化钠液的单耗，此时可采用pH值小于7的亚硫酸钠溶液作吸收剂。