能源科学与技术展望

题目(中) 能源科学与技术展望

姓名与学号 金侃 21327121

年级与专业 热能硕1301

所在学院 能源系

燃煤烟气脱硫技术的发展与现状

1 绪论

1.1 我国SO2污染背景

我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，近几年釆取了脱硫补贴和排污收费等政策以限制二氧化硫的排放，但每年的排放总量仍居高不下，酸雨面积不断扩大，对森林植被、粮食作物和人体健康等造成巨大损害，因此大力开发和应用适合我国国情的二氧化硫控制技术对我国经济和社会可持续发展具有重要意义。

二氧化硫污染源一般可分为人为污染源和天然污染源两大类。其中，人为源主要包括化石燃料燃烧、有色金属冶炼、采矿以及化工、石油生产等方面。而化石燃料燃烧产生的SO2占到了人为源排放量的3/4以上[1]。自然源排放SO2则主要包括火山爆发、细菌分解、海洋硫酸盐雾以及森林失火等。在现阶段，人为源排放SO2约为自然源排放SO2的两倍，其主要分布在城市周边，且在城市上空占主导地位，而自然源的分布比较广泛，释放浓度较低。 由于自然源具有人力不可控的特性，因此，SO2的减排主要从人为源下手。而人为产生的二氧化硫主要来自含硫化石燃料的燃烧，我国作为能源生产和消费大国，能源消费总量一直占据世界第二位，且一次能源结构中煤炭约占70%左右，远大于石油和天然气[2]。而煤炭发热量低、含硫高的特点致使我国二氧化硫排放总量居高不下，全国二氧化硫排放量的约90%左右由燃煤产生[3]。

随着工业的发展，二氧化硫污染的日趋严重，美、日等发达国家早在1970年左右就开始制定和实施控制二氧化硫排放的长期战略。而我国从1992年开始在工业污染物排放标准中逐步增加了二氧化硫的排放限值，此后根据1995年通过的《大气污染防治法》修订版，国家环保局划定了约占国土面积11.4%的地区作为酸雨控制区或者二氧化硫污染控制区(即两控区)，这些地区的二氧化硫排放量约占全国总量的60%[4]。从此，由于我国政府对环境问题的日益重视，我国对二氧化硫排放的限制日趋严格，《大气污染物综合排放标准》规定烟囱出口二氧化硫排放浓度应小于1200 mg/m3；《火电厂大气污染物排放标准》规定自2014年7月1日起现有火力发电锅炉及燃气轮机组二氧化硫排放浓度应小于200 mg/m3，自2012年1月1日起新建火力发电锅炉及燃气轮机组二氧化硫排放浓度应小于100 mg/m3。按照国家环境保护战略的长远目标,同时从企业的生存、发展和社会效益出发，寻找高效、经济并

且适合我国国情的脱硫工艺已迫在眉睫[5]。

1.2 二氧化硫的污染与危害

1.2.1 对人体健康的危害

二氧化硫易被人体黏膜吸收，从而对眼睛及呼吸道等器官产生强烈刺激，在低浓度时就能引起或加重呼吸系统疾病[1]，大量吸入可导致窒息[6]；在高浓度时，将损伤神经系统和器官，严重时导致人体昏迷甚至死亡[3]。SO2被人体吸入呼吸道后，因易溶于水，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，一部分进而氧化为硫酸，使刺激作用增强，如果人体每天吸入浓度为100 ppm的SO2，8 h 后支气管和肺部将出现明显的刺激症状，使肺组织受到伤害。有色金属冶炼过程中不但产生SO2 气体，还会产生大量的粉尘。SO2 和粉尘的联合作用，对产业工人的身体健康造成了重大的损害。因为SO2 随飘尘气溶胶微粒进入人体肺部深层，毒性将增加3～4 倍，导致肺泡壁纤维增生。如果增生范围波及广泛，形成肺纤维性变，发展下去可使肺纤维断裂形成肺气肿。

SO2 还可被人体吸收进入血液，对全身产生毒性作用，它能破坏酶的活力，影响人体新陈代谢，对肝脏造成一定的损害。对动物的慢性毒性试验显示，SO2 有全身性毒性作用，出现免疫反应受抑制的现象。故长期接触者可能会有呼吸道疾病发病率增加或感冒后不易痊愈，除由于SO2 的直接刺激作用外，尚可能与免疫反应受抑制有关。

曾经对长期接触二氧化硫人员发现慢性鼻炎的患病率较高，主要表现为鼻粘膜肥厚或萎缩，鼻甲肥大，或嗅觉迟钝等；其次患牙齿酸蚀症；脑通气功能明显改变，时间肺活量及最大通气量的均值降低；肝功能检查与正常组比较有显著差异。

SO2 还具有促癌性。动物试验结果表明10mg/ m3 的SO2 可以加强苯并芘致癌作用，这种联合作用的结果，使癌症发病率高于单致癌因子的发病率。

1.2.2 对生态的危害

(1)影响土壤特性

二氧化硫形成的酸雨能够使得土壤酸化，进而使钾、钠、钙、镁等元素以及土壤中的养分流失，致使土壤贫瘠；此外，酸雨还会将土壤中的有害物质溶出。；例如：含铝较高的土壤会释放出大量活化铝，使得植物发生铝中毒。酸雨还会影响土壤中微生物的酶活性，从而抑制微生物对有机物的转化，减弱土壤活力。

(2)影响水体水质

酸雨将导致水体酸化，而谁提的酸化对于生活在水中的微生物、水生植物和鱼虾等动物有着重大的影响。此外，酸性的湖水或河水会降低水中含钙量，这将损害鱼的脊椎和骨骼，使鱼畸形，造成驼背或缩短，严重时将导致鱼类等水生生物减少，甚至成为“死湖”。

(3)影响植物生长

二氧化硫对叶肉细胞有着明显的毒性，由于其能够通过植物叶表气孔进入植物内部，因此，二氧化硫会导致叶片水分流失、失绿、出现伤斑，严重时将影响植物的正常生理功能，甚至枯死。二氧化硫形成的酸雨会破坏叶表面的蜡质及角质层，降低植物抗病能力，此外，还会影响植物的发芽率，使得植物营养成分流失等。

1.2.3对建筑物和材料的危害

二氧化硫对于纸制品、纺织品、金属制品等有较强的腐蚀作用，能使橡胶、皮革加速老化。由二氧化硫产生的的酸雨还会加速建筑结构、桥梁、水坝、地下储罐、供水管网、工业装备、水轮发电机组、动力和通信设备等材料的腐蚀与老化，对正常的生产和生活造成严重的威胁和影响。

2 燃煤SO2的烟气脱硫控制技术

控制二氧化硫污染的途径按照在燃烧过程中的先后顺序可分为三种：燃料脱硫(即燃烧前脱硫，如煤的洗选、煤加工和转化等)、燃烧过程脱硫(如炉内喷脱硫剂、采用先进的循环流化床等燃烧技术)和烟气脱硫(即燃烧后脱硫，Flue Gas Desulflirization，简称为FGD)。目前研究开发的烟气脱硫技术超过两百种，工业化的有几十种，是世界上大规模商业应用的、最有效的控制二氧化硫污染的手段。

根据脱硫过程的操作特点可将烟气脱硫技术分为湿法、半干法和干法三种；根据副产物的处理处置方式也可分为抛弃法和再生法[7,8]。

2.1 湿法脱硫技术

湿法烟气脱硫技术具有脱硫率高、运行稳定等优点,是目前应用最多的脱硫方法，湿法脱硫技术主要包括石灰石/石灰法、钠碱法、氨法、海水法和氧化镁法等[9]。根据国际能源机构调查表明，湿法脱硫占全球烟气脱硫机组总容量的85%左右，其中石灰石/石灰法约占36.7%,其它湿法脱硫技术约占48.3%[10]。

(1)石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术

湿式石灰/石灰石法是技术目前最成熟,运行最可靠,应用最为广泛的脱硫方法。石灰一石

膏法与石灰石——石膏法在脱硫原理、系统流程上非常类似。

反应原理：采用石灰石浆液吸收烟气中的S02，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。主要反应式如下，其中S02(气)指气相S02，S02(液)指溶于液体中的S02。

其主要反应方程式如下：

SO2 气 +H2O→H++HSO3 →2H++SO32

0.5O2+HSO3 →SO42 +H+

0.5O2+S …… 此处隐藏：3204字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……