1、?我國(guó)SO2控制技術(shù)的的研究、開發(fā)和利用
??????? SO2控制技術(shù)的研究從20世紀(jì)初至今已有90多年的歷史。自20世紀(jì)60年代起，一些工業(yè)化國(guó)家相繼制定了嚴(yán)格的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，限制煤炭燃燒過(guò)程中SO2 等污染物的排放，這一措施極大的促進(jìn)了SO2控制技術(shù)的研究。進(jìn)入70年代以后，SO2控制技術(shù)逐漸由實(shí)驗(yàn)室階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用性階段。據(jù)美國(guó)環(huán)境署1984年統(tǒng)計(jì)，世界各國(guó)開發(fā)、研制、使用的脫硫控制技術(shù)已達(dá)184中，而目前的數(shù)量已超過(guò)200種。這種技術(shù)概括起來(lái)可分為三大類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后脫硫（煙氣脫硫FGD）。
??????? 3.1?燃燒前脫硫
??????? 燃燒前脫硫技術(shù)主要包括煤炭的洗選、煤炭轉(zhuǎn)化（煤氣化、液化）、水煤漿技術(shù)。
??????? 洗選煤是采用物理、化學(xué)或生物方式對(duì)鍋爐使用的原煤進(jìn)行清洗，將煤中的硫部分除掉，使煤得以凈化并生產(chǎn)出不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品。其中煤的物理凈化技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最廣泛的燃燒前脫硫技術(shù)，該法可以從原煤中除去泥土、頁(yè)巖和黃硫鐵礦。通過(guò)煤的粉碎，使非化學(xué)鍵結(jié)合的不純物質(zhì)與煤脫離，繼而利用構(gòu)成煤的有機(jī)物質(zhì)（煤的基本微觀結(jié)構(gòu)）與密度教大的礦物不純物之間相對(duì)密度的不同，或者利用兩者表面濕潤(rùn)性、磁性、異電性的不同而將它們分離。主要方法有重力法、浮選法、重液體富集法、磁性分離法、靜電分離法、凝聚法、細(xì)顆粒-重介質(zhì)旋風(fēng)分離法等，生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是前兩種。物理方法工藝簡(jiǎn)單，投資少，操作成本低，但不能脫除煤中有機(jī)硫，對(duì)黃硫鐵礦的脫除率在50%左右。
??????? 化學(xué)法脫硫多數(shù)針對(duì)煤中有機(jī)硫，主要利用不同的化學(xué)反應(yīng)，包括生物化學(xué)方法，將煤中的硫轉(zhuǎn)變成不同形態(tài)的硫而使之分離。目前主要的化學(xué)凈化方法有BHC法（堿水液法）、Meyers法[Fe2（SO4）3]、LOL氧化法（O2/空氣氧化法）、PETC法（空氣氧化）、KVB（NO2選擇氧化）、氯解法（CL2分解）、微波法、超臨界醇抽提法等。
??????? 微生物脫硫技術(shù)雖然從本質(zhì)上講也是一種化學(xué)法，但由于其自身的特殊性，可把它單獨(dú)歸為一類。它是把煤粉懸浮在含細(xì)菌的氣泡中，細(xì)菌產(chǎn)生的酶能促進(jìn)硫氧化成硫酸鹽，從而達(dá)到脫硫的目的。該類技術(shù)具有以下幾項(xiàng)突出的優(yōu)點(diǎn)：
??????? （1）?反應(yīng)能在常溫、常壓下進(jìn)行，能耗小，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。
??????? （2）?不會(huì)降低煤的發(fā)熱量
??????? （3）?能脫除煤中有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫，脫硫工藝投資成本低。
??????? 目前常用的脫硫細(xì)菌有：屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細(xì)菌、熱硫化葉菌等。
??????? 通過(guò)自行研究開發(fā)和引進(jìn)，目前中國(guó)的選煤技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，自行研究的選煤設(shè)備已能滿足年處理能力400萬(wàn)噸以下的新建電廠和改造需要。到1997年，全國(guó)已經(jīng)有選煤廠和車間1500多座，生產(chǎn)能力480Mt以上，但目前我國(guó)原煤洗選比例還是比較低的，僅為30%左右，在主要產(chǎn)煤國(guó)中是最低的，這為煤炭行業(yè)的洗選煤加工技術(shù)及水平帶來(lái)了較大的發(fā)展空間。在國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的（中國(guó)潔凈煤技術(shù)九五計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃）中，選煤和型煤被列為潔凈煤技術(shù)的首選項(xiàng)目。
??????? 煤的氣化，是指用水蒸氣、氧氣或空氣作為氧化劑，在高溫下與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體（稱做煤氣）的過(guò)程，煤炭氣化不僅可以顯著提高煤炭的利用率，而且能極大的減少污染物的排放，使煤中的硫化物、氮化物等雜志基本上被脫除（脫硫率在90%-99%）。與直接燃煤相比，民用煤氣可節(jié)約煤20%-30%，工業(yè)燃料氣可節(jié)約15%。煤氣廠建立至今，其發(fā)展可以分為三個(gè)階段：
??????? 第一代技術(shù)以固態(tài)排渣魯奇（lurgi）加壓移動(dòng)床、winkler常壓流化床、K-T常壓氣流床、兩段移動(dòng)床等工藝為代表。這些氣化工藝可靠成熟，已經(jīng)在工業(yè)上應(yīng)用很久。
??????? 第二代技術(shù)以液態(tài)排渣lurgi爐、texaco熔渣氣流床、HYGAS氣化、U-gas（干排灰）氣化、加壓K-T氣流床等工藝為代表，其特點(diǎn)是高壓操作及甲烷合成技術(shù)與煤的氣化技術(shù)想結(jié)合。
??????? 第三代技術(shù)以熔鹽催化氣化和核能余熱氣化法為代表，它與前兩種技術(shù)相比，具有氣化效率高、工藝簡(jiǎn)單和煤種適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。
??????? 我國(guó)煤氣化技術(shù)的研究開發(fā)工作始與1956年，主要分為工業(yè)和民用兩種，目前已經(jīng)掌握了年產(chǎn)8萬(wàn)噸合成氨的德士古爐設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行技術(shù)，引進(jìn)的魯奇氣化爐技術(shù)也已完成了年產(chǎn)量為160萬(wàn)m3/h的依蘭煤氣工程和54萬(wàn)m3/h的蘭州煤氣工程。目前還在消化吸收這類技術(shù)，尚未擴(kuò)大應(yīng)用。使用更多的氣化技術(shù)是常壓固定床和二段空氣氣化爐，與世界先進(jìn)水平相比，還有很大差距。此外，我國(guó)還進(jìn)行了直接在地下煤礦使煤氣化的研究，并取得了很大的進(jìn)展。與煤氣化相關(guān)的潔凈煤技術(shù)還有整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、第二代增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和燃料電池等。他們皆以煤炭全部或部分氣化為基本組成部分，通過(guò)燃燒或轉(zhuǎn)化煤氣來(lái)發(fā)電。
??????? 煤炭液化是將煤轉(zhuǎn)化為潔凈的液體燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一種先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)。煤炭液化分為直接和間接兩種，在國(guó)外技術(shù)已經(jīng)成熟。南非的間接液化廠一直在生產(chǎn)，直接液化開發(fā)出兩段催化加氫液化和煤油共煉，改善了，煤液化的經(jīng)濟(jì)性。
??????? 關(guān)于煤的直接液化，我國(guó)已經(jīng)建立了世界先進(jìn)水平的試驗(yàn)研究室。而間接液化我國(guó)也以具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
??????? 水煤漿是將灰分小于10%，硫分小于0.5%，揮發(fā)分高的原料煤，研磨成250-300um的細(xì)煤粉，按65%-70%的煤、30-35%的水和越1%的添加劑的比例配置而成?？梢韵笕剂嫌鸵粯舆\(yùn)輸、儲(chǔ)存和燃燒。水煤漿技術(shù)包括水煤漿制備、儲(chǔ)運(yùn)、燃燒等關(guān)鍵技術(shù)，是一門涉及多門學(xué)科的系統(tǒng)技術(shù)。燃燒效率高、污染物排放低等特點(diǎn)。
??????? 3.2燃燒中脫硫
??????? 燃燒過(guò)程中脫硫主要是指當(dāng)煤在爐內(nèi)燃燒的同時(shí)，向爐內(nèi)噴入脫硫劑（常用的有石灰石、白云石等），脫硫劑一般利用爐內(nèi)較高溫度進(jìn)行自身焚燒，燃燒產(chǎn)物（主要有氧化鈣、氧化鎂等）與煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的SO2、SO3反應(yīng)，生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，以灰的形式排出爐外，減少SO2、SO3向大氣的排放，達(dá)到脫硫的目的。
??????? 燃燒過(guò)程中脫硫反應(yīng)溫度較高，其反應(yīng)過(guò)程可以用以下兩段化學(xué)式來(lái)表示。
??????? （1）?脫硫劑的燃燒分解反應(yīng)：
??????? 石灰石???? 分解為氧化鈣和二氧化碳
??????? 消石灰???? 分解為氧化鈣和水
??????? 白云石???? 分解為氧化鈣、氧化鎂和二氧化碳
??????? （2）?硫化反應(yīng)
???????????????? 氧化鈣和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣
???????????????? 亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣
???????????????? 氧化鈣與二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成硫酸鈣
??????? 少量三氧化硫在重金屬鹽的催化下直接與氧化鈣反應(yīng)生成硫酸鈣。
??????? 3.2.1型煤固硫技術(shù)
??????? 型煤固硫是用瀝青、石灰、電石渣、無(wú)硫紙漿黑液等做黏結(jié)劑，將粉煤經(jīng)機(jī)械加工成一定形狀和體積的煤制品。
??????? 3.2.2煤粉爐直接噴鈣脫硫技術(shù)
??????? 在煤粉爐中，脫硫劑選擇溫度較低的區(qū)域（爐膛上方）噴入。但是效率相對(duì)較低，單純的爐內(nèi)直接噴鈣技術(shù)效率只有30%-40%左右，若在與尾部活化器增濕或在脫硫中添加脫硫劑等技術(shù)想結(jié)合，效率可達(dá)到70%以上。
??????? 3.3.3硫化床燃燒脫硫技術(shù)
??????? 硫化床燃燒脫硫技術(shù)包括常壓鼓泡流化床（BFB）、常壓循環(huán)流化床（CFB）、增壓鼓泡流化床燃燒技術(shù)與增壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（PCFB），其中前三種已得到工業(yè)應(yīng)用，后一種尚在工業(yè)示范階段。
??????? CFB燃燒技術(shù)是最近發(fā)展起來(lái)的一種有效的燃燒技術(shù)，它具有和煤粉爐相當(dāng)?shù)娜紵?，并且由于其燃燒溫度低?50-950），正處于爐內(nèi)脫硫的最佳溫度段，因而不在需要增加設(shè)備和較低的運(yùn)行費(fèi)用下就能清潔的利用高硫煤。特別是煙氣分離再循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用，相當(dāng)于提高了脫硫劑在床內(nèi)的停留時(shí)間，也提高了床內(nèi)脫硫劑濃度，同時(shí)，床料間，床料與床壁間的磨損、撞擊使脫硫劑表面產(chǎn)物層變薄或使脫硫劑分裂，有效的增加了脫硫劑的反應(yīng)比表面積。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的CFB爐燃燒脫硫效率可達(dá)90%以上。目前，應(yīng)用最大的460MW的超臨界蒸汽參數(shù)的CFB鍋爐已開始制造。
??????? PCFB燃燒技術(shù)的出現(xiàn)重要是為了使其能與燃?xì)廨啓C(jī)相配套，組成聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，以提高整個(gè)熱力循環(huán)的效率。一般而言，PFBC機(jī)組效率在38%-42%左右，脫硫率在90%以上，同時(shí)還有較強(qiáng)的脫銷能力，所以引起了人們的關(guān)注。
??????? 3.3煙氣脫硫
??????? 起步于1961年，當(dāng)時(shí)為了防止鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕，降低煙氣酸露點(diǎn)，保護(hù)低溫段空氣預(yù)熱器不受腐蝕。
??????? 1973年，我國(guó)環(huán)保機(jī)構(gòu)正式成立，進(jìn)入正式的研究階段。
??????? 第二章 火電廠FGD技術(shù)概述
??????? 煙氣脫硫是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，是控制酸雨和二氧化硫最為有效和主要的技術(shù)手段。
??????? 目前，世界上各國(guó)對(duì)煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)了數(shù)十種行之有效的技術(shù)，但是，其基本原理都是以一種堿性物質(zhì)作為二氧化硫的吸收劑。吸收劑的性能從根本上決定了二氧化硫吸收操作的效率，因而對(duì)吸收劑的性能有一定的要求。一般情況下，可以按以下原則進(jìn)行操作：
??????? （1）?吸收能力高。（2）選擇性能好（3）揮發(fā)性低，無(wú)毒，不易燃燒，化學(xué)穩(wěn)定性好，凝固點(diǎn)低，不發(fā)泡，易再生，黏度小，比熱容小。（4）不腐蝕或者腐蝕性?。?）來(lái)源豐富容易得到，價(jià)格便宜（6）便于處理及操作時(shí)不易產(chǎn)生二次污染。
??????? 石灰、氫氧化鈣、碳酸鈣是目前煙氣脫硫較為理想的吸收劑。
??????? 按照脫硫劑的種類劃分，F(xiàn)GD技術(shù)可以分為以下幾種方法
??????? （1）以石灰石為基礎(chǔ)的鈣法
??????? （2）?以氧化鎂為基礎(chǔ)的鎂法。
??????? （3）?以亞硫酸鈉為基礎(chǔ)的鈉法
??????? （4）?以氨氣為基礎(chǔ)的氨法
??????? （5）?以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法
??????? 世界上普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，比例在90%以上。
??????? 工業(yè)上用廢堿液吸收燃煤工業(yè)鍋爐工業(yè)煙氣中的二氧化硫，利用鍋爐沖渣水和濕法除塵循環(huán)水在除塵的同時(shí)吸收二氧化硫，已有成功的示范。
??????? 氧化鈣? 石灰的主要成分，白色立方晶體或粉末，露置在空氣中漸漸吸收二氧化碳形成碳酸鈣，相對(duì)密度3.35，熔點(diǎn)2580，易容于酸，難容于水，但能于水化合合成氫氧化鈣。
??????? 碳酸鈣? 白色晶體或粉末，相對(duì)密度2.70-2.95，容于酸而放出二氧化碳，極難容于水，在以二氧化碳飽和的水中溶解而成碳酸氫鈣，加熱至825左右分解為氧化鈣和二氧化碳。
??????? 氫氧化鈣? 白色粉末，相對(duì)密度2.24，在580時(shí)失水，吸濕性很強(qiáng)，放置在空氣中能逐漸吸收二氧化碳而成碳酸鈣，幾乎不容于水，具有強(qiáng)堿性，對(duì)皮膚，織物有腐蝕作用。
??????? 碳酸鈉? 無(wú)水碳酸鈉是白色粉末或細(xì)粒固體，相對(duì)密度2.532，熔點(diǎn)851，易容于水，水溶液呈強(qiáng)堿性，不容于乙醇、乙醚，吸濕性強(qiáng)，在空氣中吸收水分和二氧化碳而成碳酸氫鈉。
??????? 氫氧化鈉? 無(wú)色透明晶體，相對(duì)密度2.130，熔點(diǎn)318.4，沸點(diǎn)1390，固堿吸濕性很強(qiáng)，易容于水，并能容于乙醇和甘油，對(duì)皮膚、織物、紙張等都有強(qiáng)腐蝕性，易從空氣中吸收二氧化碳而逐漸變成碳酸鈉，必須儲(chǔ)存在密閉的容器中
??????? 氫氧化鉀? 白色透明晶體，有片狀、塊狀、條狀、和粒狀，相對(duì)密度2.044，熔點(diǎn)360，沸點(diǎn)1320，極易從空氣中吸收水和二氧化碳生成碳酸鉀，容于水時(shí)強(qiáng)列放熱，易容于乙醇，也容于乙醚。