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一、引言
由于燃煤等化石燃料在工业生产和居民生活中的广泛使用,导致大量的二氧化硫排放。其中,二氧化硫是空气污染的主要成分之一,其排放量占到全球污染物排放总量的1/3。二氧化硫会被氧化成硫酸和硫酸盐,进而引起酸雨,对环境和人类身体健康造成巨大影响。因此,有效减少二氧化硫的排放成为环保领域的重要任务之一。
二、脱硫剂种类及作用原理
1. 脱硫剂种类
目前,常见的脱硫剂有氧化钙、氢氧化钙、苏打灰、氢氧化钠、三氧化二铁等。其中氧化钙和氢氧化钙是较为常见的脱硫剂。
2. 脱硫剂的作用原理
(1) 氧化钙和氢氧化钙
氧化钙和氢氧化钙都属于碱性脱硫剂。在煤燃烧时,将其加入烟气中,脱硫剂会与二氧化硫反应生成硫酸钙,然后沉淀到烟道内壁,同时释放出大量的热量。反应式如下:
CaO + SO2 → CaSO3
CaO + 1/2O2 → CaSO4
(2)苏打灰
苏打灰是一种碱性吸收剂,其主要成分为碳酸氢钠和碳酸钙。加入烟气中后,与二氧化硫反应生成硫酸钠沉淀。反应式如下:
Na2CO3 + SO2 + 1/2O2 → Na2SO4 + CO2
(3)氢氧化钠
氢氧化钠是一种高碱性的吸收剂,可以将二氧化硫转化为硫酸钠和气态水,主要反应式如下:
NaOH + H2O + SO2 → NaHSO3
NaHSO3 + 1/2O2 → Na2SO4 + H2O
(4)三氧化二铁
三氧化二铁是一种还原型脱硫剂,将其与煤一起燃烧,热解后生成的气体中全部的二氧化硫都被还原为较为稳定的硫化物,反应式如下:
Fe2O3 + 3SO2 → Fe2O3·3SO2
三、脱硫技术
1. 烟气脱硫技术
在现有的烟气脱硫技术中,石灰石-石膏熔融法、氨法、氧化钙吸收法、混合脱硫等方法被广泛应用。
(1)石灰石-石膏熔融法
该方法适用于高含硫烟气的脱硫。其基本原理为将石灰石与氧化钙混合后,加热到1600℃以上,得到一种熔融物。将熔融物与烟气接触,使烟气中的二氧化硫被吸附于熔融物表面,并进行吸收。熔融物被冷却后,形成含钙、硫、氧的物质:CaSO4。反应式如下:
CaCO3 + CaO → CaO·CaCO3
CaO·CaCO3 → CaO + CaSO4 + CO2
(2)氨法
氨法是将氨气加入烟气中脱硫的方法。氨气与二氧化硫反应生成硫化氢和氨根离子的混合物,满足脱硫的需要。反应式如下:
2NH3 + SO2 → (NH4)2S
(3)氧化钙吸收法
氧化钙吸收法是在烟气中加入氧化钙,将二氧化硫转化成硫酸钙。脱硫后的烟气的二氧化硫含量小于50mg/Nm3,可以达到国家排放标准。反应式如下:
CaO + SO2 → CaSO3
CaO + 1/2O2 → CaSO4
(4)混合脱硫技术
混合脱硫技术将不同脱硫剂合并使用,可以提高脱硫效率、减少二次污染,如进口氧化钙和国内煤灰混合使用等。
2. 过程测量与控制技术
脱硫技术的控制需要对脱硫效率和代价进行实时监测。监测包括烟气中二氧化硫、氧、烟气压力和温度等因素的测量,测量结果作为控制脱硫反应和脱硫剂使用量的依据。
四、结论
目前,脱硫技术已经发展成熟,并且已经广泛应用于工业生产和居民生活中。通过选用合适的脱硫剂和科学的技术措施,可以有效减少二氧化硫排放,降低酸雨对环境和人类健康的危害。值得注意的是,脱硫技术也需要持续创新和完善,以提高脱硫效率,降低成本,减少二次污染,实现有效的环保效果。