在深入研究了煤燃燒過程中發(fā)生的一系列SO2生成的化學(xué)反應(yīng)后，提出了以生石灰為固硫劑將硫固定在灰渣中的固硫技術(shù)和以石灰水為吸收液將二氧化硫吸收后變?yōu)閬喠蛩猁}沉淀于石灰水中的麻石水膜除塵器的脫硫技術(shù)，從而使煙氣中的二氧化硫氣體得到有效去除。

煤在燃燒過程中，有大量的煙氣排出，同時伴隨著SO2氣體排放，會對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在人口密集工業(yè)發(fā)達(dá)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。煤的脫硫技術(shù)，由于其工藝復(fù)雜，設(shè)備龐大，費用高昂，還不太適應(yīng)我國工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，要取得普及可能困難較大，但煤燃燒過程中將硫大部分固定在煤渣之中和煙氣排放過程中充分利用麻石除塵器的脫硫作用未嘗不是一種技術(shù)上簡單、投資少、管理簡便的治理方法。現(xiàn)就這方面進(jìn)行一些分析。

1、燃煤固硫技術(shù)

1.1 煤在燃燒過程中SO2的生成反應(yīng)

煤中的全硫份包括無機(jī)硫和有機(jī)硫。有機(jī)硫通式為R-S；無機(jī)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(jìn)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↑+O2

2CaSO4=2CaO+2SO2↑+O2

1.2 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：①SO2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(jìn)行。有專家指出，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

②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(xì)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)生成難溶于水的鈣鹽、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。

1.3 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。

工業(yè)鍋爐燃煤溫度一般不會超過1100℃，煤中的硫份有機(jī)硫、無機(jī)硫（硫鐵礦硫）幾乎都被氧化為SO2，而CaSO4的分解溫度高于1200℃，鍋爐燃燒溫度不會使之分解。因此將CaO作為固硫劑加入燃煤之中，既經(jīng)濟(jì)又實惠。①最先生成CaSO3，再氧化生成CaSO4，但溫度在760℃以上，CaSO3生成量較少。②最先生成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(dá)到較好的固硫效果，把硫以CaSO4的形式固定在灰渣中。

2、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(dá)到理想效果。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(dá)到相當(dāng)好的除硫效果。

2.1 水膜促進(jìn)SO2轉(zhuǎn)化為SO3

SO2和SO3都易溶于水，但SO2在水中溶解性要遠(yuǎn)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)部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3進(jìn)而再被水吸收生成硫酸，提高除硫效率。

2.2 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，吸收的效果極佳。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(xiàn)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。同時為保證水膜的穩(wěn)定性，液氣比應(yīng)在1.0L/m3左右。

2.3 石灰水吸收性

由于SO3極易吸收水分，在空氣中強(qiáng)烈冒煙，溶于水生成硫酸并放出大量熱。這大量熱使水蒸發(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(dá)到70%-80%左右。

3、建議

3.1 在煤燃燒中加入石灰和粉狀Fe2O3固硫效率最高。

3.2 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。

3.3 麻石水膜除塵器，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。