PAGE213
第十二章气态污染物净化方法
12.1二氧化硫污染控制方法
酸雨、温室效应、臭氧层破坏已成为全球关注的三个重大环境问题。早期的二氧化硫污染限于局地，造成局地环境大气中二氧化硫浓度升高；近100年来，由二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降成为举世关注的区域性环境问题；最近，人们开始关注由二氧化硫等气态污染物在大气中形成的二次微细粒子,它不仅影响人体健康、大气能见度，甚至导致全球气候变化。控制二氧化硫的排放已成为世界各国的共同行动。
12.1.1燃烧前燃料脱硫
控制SO2排放的重点是控制与能源活动的有关的排放。控制的方法有：采用低硫燃料和清洁能源替代、燃料脱硫、燃烧过程中脱硫和末端烟气脱硫。
（1）煤炭的固态加工
目前世界各国广泛采用的选煤工艺仍然是重力分选法。分选后原煤含硫量降低40%~90%。硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的硫颗粒大小及无机硫含量。在有机硫含量较大，或煤中黄铁矿嵌布很细的情况下，仅用重力脱硫法，精煤硫分不能达到环境保护条例的要求。
正在研究的新脱硫方法有浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫、微波脱硫、磁力脱硫及溶剂精炼等多种方法，但至今在工业上实际应用的方法为数很少。型煤固硫是另一条控制SO2污染的经济有效途径。选用不同煤种、以无粘结剂法或以沥青等为粘结剂，用廉价的钙系固硫剂，经干馏成型或直接压制成型，制得多种型煤。
（2）煤炭的转化
煤炭转化主要是气化和液化，即对煤进行脱碳或加氢改变其原有的碳氢比，把煤转化为清洁的二次燃料。
①煤的气化
煤的气化是指以煤炭为原料，采用空气、氧化、CO2和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以生产出不同组分、不同热值的煤气。煤气化技术发展很快，总的方向是，气化压力由常压向中高压（85MPa）发展；气化温度向高温（1500~1600℃）发展；气化原料（煤种、粒度）向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。
随着的煤气化技术的发展，目前已形成了不同的气化方法。按煤在气化炉中的硫体力学行为，可分为移动床、流化床、气流床三种方法，均已工业化或已建示范装置。
②煤的液化
煤炭液化是把固体的煤炭通过化学加工过程，使其转化为液体产品（液态烃类燃料，如汽油、柴油等产品或化工原料）的技术。根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化两大类。直接液化是对煤进行高温高压加氢直接得到液体产品的技术，间接液化是先把煤气转化为合成气（CO+H2），然后再在催化剂作用下合成液体燃料和其它化工产品的技术。煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除，产品为洁净燃料。
（3）重油脱硫
目前，重油脱硫的常用方法是在钼、钴和镍等金属氧化物催化剂作用下，通过高压加氢反应，切断碳与硫的化合键，以氢置换出碳，同时氢与硫作用形成硫化氢。从重油中分离出来，用吸收法除去。生产过程中，碳会沉积在催化剂表面，重油中钒、镍金属的有机化合物与氢反应也会沉积在催化剂上，导致催化剂中毒。为此，发展了直接脱硫和间接脱硫两种工艺。
直接脱硫是选用抗中毒性能较好的催化剂，将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫，同时采取适当的防护措施，如有的工艺在反应塔前加防护塔，填充其它廉价的催化剂，尽可能除去不纯物和金属成分。
间接脱硫过程是先把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油。单独将馏出油进行高压加氢脱硫，然后与残油相混合；或以液化丙烷（或丁烷）作溶剂，对残油进行处理，分离出沥青后，再与馏出油混合进行加氢处理。
12.1.2流化床燃烧脱硫
煤的流化床燃烧是继层燃烧和悬浮燃烧之后，发展起来的一种较新的燃烧方式。
当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度时，煤粒将开始浮动流化。维持料层内煤粒间的气流实际速度大于临界值而小于输送速度是建立流化状态的必要条件，流化床为固体燃料的燃烧创造了良好的条件。
流化燃烧的床层温度一般控制在850~950℃之间。床层温度过低时，煤中析出的某些挥发分和燃烧中产生的CO来不及燃尽就从床层逸出，从而降低燃烧效率。由于料层中绝大部分是灰粒，为防止运行中结渣，床层温度一般不宜超过1000℃。循环流化床锅炉的结构见图12.1。
（a）（b）
图12.1流化床示意图
a.1启动预热空气燃烧器；2煤斗；3脱硫剂进料斗；4过热器管束；5对流管束和省煤器；6旋风除尘器；7水平管束
b.1密相麻层；2水冷壁；3旋风除尘器；4对流式锅炉；5外部换热器
12.1.3低浓度二氧化硫烟气脱硫
(1)烟气脱硫方法概述
煤炭和石油燃烧排放的烟气通常含有较低浓度的SO2。由于燃料硫含量的不同，燃烧设施直接排放的烟气中SO2浓度范围大约为10－4~10－3数量级。例如，在15%过剩空气条件下，燃用含硫量为1