淺析煙氣中二氧化硫的去除技術(shù)

煤在燃燒過程中，有的煙氣排出，同時伴隨著SO2氣體排放，會對大氣環(huán)境造成嚴重污染。在人口密集工業(yè)發(fā)達的大城市，每年都會出現(xiàn)程度不同的酸雨，已直接影響著人民的生活和健康，因此煙氣中SO2去除是勢在必行。

一、燃煤固硫技術(shù)

（一）煤在燃燒過程中SO2的生成反應(yīng)

煤中的全硫份包括無機硫和有機硫。有機硫通式為R-S；無機硫有游離態(tài)的硫及硫鐵礦和硫酸鹽中的硫，在高硫份煤中，硫主要以硫鐵礦的形式存在。燃燒后的生成物質(zhì)為SO2。

一般來說，硫酸鹽中的硫難于分解出來 ，為不可燃燒硫，可直接進入灰粉中，但在實際中，在高溫下有些金屬硫酸鹽是可以分解的。例如：CaSO4+CO2=CaO+CO+SO2↑+O22CaSO4=2CaO+2SO2↑+O2

（二）SO2在燃燒爐和煙道內(nèi)的變化

煤在燃燒過程中產(chǎn)生的SO2在燃燒爐、灶和煙道內(nèi)要發(fā)生一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，歸納起來，主要可分為以下兩大類：SO2的氧化反應(yīng)。SO2的氧化反應(yīng)主要是在金屬氧化物、金屬鹽類和其他粉塵的接觸催化作用下轉(zhuǎn)化為SO3或硫酴鹽。鐵的氧化物和其它一些金屬氧化物更有利于SO2氧化為SO3的反應(yīng)的進行。有資料報道，在1400℃時SO2的生成率可達99%；但其中只有14%轉(zhuǎn)化為SO3。有指出，煙塵中的顆粒催化SO2的氧化反應(yīng)，可將SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率提高到50%甚至更高。

SO2轉(zhuǎn)化為SO3還與NO有關(guān)，NO作為催化劑其反應(yīng)如下：

2SO2+O2—→2SO3（無NO存在）慢

2NO+O2—→2NO2

2NO+SO2—→2NO+SO3（NO存在）快

煙氣中飛灰對SO2的吸附，煤在燃燒過程中產(chǎn)生的多種粉塵，這類粉塵粒度小，表面積大，容易形成表面能量極大的不穩(wěn)定體系，粉塵顆粒的成份主要是多種極性金屬氧化物。在高溫情況下的多相體系中，這些細小的極性金屬氧化物與極性非金屬氧化物SO2分子依靠分子之間作用力極易發(fā)生化學(xué)吸附，降低表面能量，使體系處理穩(wěn)定狀態(tài)而降沉。所以這些塵粉起的是吸附的作用。

實驗證明：塵粒中的堿性物質(zhì)，一般是K2O、Na2O、CaO、MgO等，K2O、Na2O在煙塵中能形成比較穩(wěn)定的化合物，不會與SO2作用，故不能起到脫硫的作用，煙塵中起脫硫作用的成分是“活性”CaO和MgO，所謂活性是指CaO、MgO這些堿性金屬氧化物，在較低的PH值水溶液中能溶解，能與吸收的SO2分子反應(yīng)生成難容于水的鈣鹽、鎂鹽沉淀，使其水溶解對SO2溶解不出現(xiàn)平衡，從而實現(xiàn)一定程度上的脫硫效果。

（三）固硫原理

固硫就是把煤中硫燃燒時氧化生成的SO2用固硫劑以硫酸鹽的形式固定在煤渣中。將CaO作為固硫劑加入燃煤之中，既經(jīng)濟又實惠。同時，煤中硫轉(zhuǎn)變成SO2后，再生成CaSO4有三個途徑。①成CaSO3，再氧化生成CaSO4，但溫度在760℃以上，CaSO3生成量較少。②成SO3再生成CaSO4，但SO2生成SO3，必須在催化劑作用下才能快速生成，這是提高固硫率的關(guān)鍵，為些選用Fe2O3作催化劑（價廉、易得且本身也有固硫作用）。③CaO、SO2、O2在催化劑作用下直接生成CaSO4，但可能性小。由于固硫是靠化學(xué)反應(yīng)來完成的，它受到溫度催化劑等因素的影響比較大，因此只有解決好各種因素的影響才能達到較好的固硫效果，把硫以CaSO4的形式固定在灰渣中。

二、有效利用麻石除塵器的除硫作用

經(jīng)過固硫過程雖然取得了很好的除硫作用，但由于各種因素的影響，往往很難達到效果。因此經(jīng)過固硫后的煙氣中還有部分硫以SO2排出。對這部分SO2氣體我們充分利用麻石水膜除塵器的脫硫作用，便可達到相當(dāng)好的除硫效果。

（一）水膜促進SO2轉(zhuǎn)化為SO3

SO2和SO3都易溶于水，但SO2在水中溶解性要遠小于SO3，且SO2溶于水中時，極易分解。麻石除塵器除硫主要依靠水吸收SO2作用，因此將SO2轉(zhuǎn)化為SO3更有利于水的吸收。一般麻石除塵器都裝有水膜，這對SO2轉(zhuǎn)化為SO3很有利，有實驗證明，濕度對SO2轉(zhuǎn)化為SO3有重要影響，相對濕度低于40%轉(zhuǎn)化速度緩慢，相對濕度高于70%轉(zhuǎn)化速度明顯加快，因此在水膜作用下有相當(dāng)部佞SO2轉(zhuǎn)化為SO3進而再被水吸收生成硫酸，提高除硫效率。

（二）水膜穩(wěn)定性對SO2吸收的影響

水膜的穩(wěn)定性，水膜除塵器中水膜的流動狀態(tài)怏各于薄層流體在重力作用下，沿垂直壁面運動。其流動狀態(tài)可分為層流波動層注解，湍流及波動湍流幾種。在低雷諾數(shù)下（Re<30）水膜流動呈層流狀態(tài)，這時膜是等厚度的界面是平靜的。SO2、SO3能充分與水分子接觸生成酸，吸收的效果。當(dāng)30　　因此保持水膜穩(wěn)定很重要。水膜穩(wěn)定除了與雷諾數(shù)有關(guān)外，液膜厚度也是影響其穩(wěn)定性的一個重要原因。當(dāng)液膜厚度很小時，水膜被拉成小液滴，這將會對水膜的除塵及降溫性能產(chǎn)生不好的影響，據(jù)文獻介紹，為防止以上情況的發(fā)生和防止塵粒撞擊水膜后又被彈出，水膜應(yīng)保持一定的厚度，一般不小于0.2-0.3mm。同時為水膜的穩(wěn)定性，液氣比應(yīng)在1.0L/m3左右。

（三）石灰水吸收性

由于SO3極易吸收水分，在空氣中強烈冒煙，溶于水生成硫酸并放出熱。這熱使水蒸發(fā)，所產(chǎn)生的水蒸氣和SO3結(jié)合形成硫酸的酸霧。影響吸收的效果，所以用石灰水吸收效果更佳。實踐表明用石灰水膜的麻石除塵器SO2除去效率可達到70%-80%左右。

三、建議

（1）在煤燃燒中加入石灰和粉狀Fe2O3固硫效率高。

（2） Fe2O3作用主要是加快CaO+SO2→CaSO3的反應(yīng)速度。CaSO3在高溫下很快氧化生成CaSO4，所以Fe2O3的加入提高了固硫反應(yīng)，從而提高固硫率，不需追求SO2轉(zhuǎn)化SO3的轉(zhuǎn)化率。

（3）磨石水膜除塵器，水膜的穩(wěn)定性對吸收SO2很重要。除塵器注水應(yīng)改為10%左右的石灰水，可加快SO2、SO3的吸收反應(yīng)從而提高SO2的去除率，總之，麻石水膜除塵器有去除SO2的作用。在滿足要求的情況下應(yīng)盡量采用。