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摘 要：硫化物是空气污染的主要来源，减少硫化物的排放能避免进一步污染环境。燃煤锅能产生大量的硫化物，采用一定的脱硫技术就能达到良好的硫化物减排效果。
关键词：中小型锅炉；烟气脱硫技术；分析
对于煤粉炉、流化床锅炉等大型锅炉，可采用炉内脱硫，通过把石灰石掺入燃煤进行脱硫，煤炭燃烧时会产生高温，石灰石会分解成CaO，煤炭燃烧产生SO2，两者发生反应生产稳定的CaSO3并隨着锅炉渣排出。对于中小型锅炉，主要采用炉外脱硫，就是把燃煤燃烧产生的烟气进行水浴进行脱硫。烟气脱硫技术由多种，其中石灰法、钠碱法、双碱法和氧化镁法最为常用，是本文论述的重点。
1.石灰法
石灰法主要是利用石灰制成的乳液对烟气进行水浴，进而实现脱硫，石灰是脱硫剂。石灰法脱硫涉及一系列的化学反应，在CaO、SO2、SO32+、CO2、H2O之间存在一个动态的化学平衡。乳液中的Mg、Na、Ca、Cl、K等离子与气体中SO2、O2、CO2、NOx、SO3等相互反应，其中2个气液反应、6个固液、22个离子型反应，可生成50多种产物，共生成50多种产物。也就是说，石灰法脱硫是一个气—液—固三相体系，反应机理复杂，不过核心机理是SO2+CaO=CaSO3、2CaSO3+O2=2CaSO4
在洗涤塔内，SO2溶于水，生成弱酸性的H2SO3，亚硫酸不稳定，会在水中电离，生成H+、HSO3-、SO32-，不过SO32-很少，以H+、HSO3-为主[1]。
SO32-是二价酸，与碱反应，可生成酸式盐（亚硫酸氢盐）和正盐（亚硫酸盐）。在亚硫酸盐中，铵盐、碱金属盐、酸式盐溶于水，其它盐类均难溶于水，这是烟气脱硫能实现的原因。
生石灰（CaO）置于水中生成能溶于水的熟石灰Ca（OH）2，与溶于水中的二氧化硫反应，生成CaSO3。CaSO3具有一定的市场价值，可作为副产品进行销售，也可与氧反应生成石膏。与石灰石相比，石灰的反应活性更强，反应速度快，钙离子的利用率高，液相阻力小，但易于发生结垢堵塞，不适合大型锅炉，主要应用于中小型锅炉。
2.钠碱法
钠碱法主要是利用纯碱（NaOH）或烧碱（Na2CO3）对烟气进行脱硫，碱是脱硫剂，涉及的主化学反应有：二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；二氧化硫与碳酸钠反应亚硫酸钠和二氧化碳；亚硫酸钠与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢钠；亚硫酸氢钠与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；亚硫酸氢钠与碳酸钠反应生成亚硫酸钠和水。副化学反应有：亚硫酸氢钠与氧反应生成硫酸钠；亚硫酸氢钠与亚硫酸钠反应生成硫酸钠和水以及Na2S2O3。
由于硫酸钠会影响二氧化硫的吸收率，所以一定要尽量减少亚硫酸钠的氧化，比如向吸收液中添加0.03%-0.04%的对苯二胺类（阻氧剂），并定期排放部分废水。烧碱或纯碱具有较强的亲和力，几乎能使得所有的生成物溶于吸收液，有效避免了结垢堵塞的发生。此外，吸收液还可以循环利用，这是钠碱法的优势所在[2]。不过，钠碱价格较贵，前期投入较大，甚至能达到整个运行成本的30%以上。
3.双碱法
双碱法是利用两种碱对烟气进行脱硫，碱是脱硫剂。第一碱通常是钠基碱，主要进行吸收；第二碱是钙基碱，主要是对吸收液就行再生。双碱法不仅能减少钠碱耗量，降低运行成本，还可以避免吸收塔内发生结垢堵塞。双碱法是钠碱法的改良，继承了钠碱法的优势，又尽量规避了钠碱的成本支出。在脱硫的过程中，钠碱亲和力得到充分运用，固化二氧化硫又是廉价的石灰，使得大多数钠碱都可以再生循环利用。
脱硫涉及的化学反应有：二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；亚硫酸钠与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢钠。再生涉及的化学反应有：亚硫酸钠与氢氧化钙和水反应生成亚硫酸钙、氢氧化钠和水；亚硫酸氢钠和氢氧化钙反应生成亚硫酸钠、亚硫酸钙和水。再生反应发生于吸收塔，亚硫酸钙与氧反应生成硫酸钙，并以沉渣的形式分离，清液回用。从理论上看，双碱法几乎完全规避了钠碱法存有的问题。但在实际的应用在，存在以下问题： 再生操作不可能把所有的钙离子都沉淀下来，这使得清液中会含有一定的钙离子，随着循环使用次数的增加，钙离子会逐渐聚集，聚集到一定程度，就会结晶形成垢堵物，如果管理不善，还可能倒灌吸收塔内形成结垢堵塞。
4.氧化镁法
氧化镁法是利用氧化镁对烟气进行脱硫，脱硫剂是氧化镁。脱硫装置与石灰/石灰石法类似。氧化镁法涉及的化学反应有：二氧化硫与氢氧化镁进行反应生成亚硫酸镁与水；硫酸镁与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢镁和水；亚硫酸氢镁与氢氧化镁反应生成亚硫酸镁和水。总的化学反应是：二氧化硫与氢氧化镁反应生成亚硫酸镁与水；副反应是：亚硫酸镁与氧反应生成硫酸镁；氢氧化镁与三氧化硫反应生成硫酸镁与水；亚硫酸氢镁与氧放映生成硫酸镁、二氧化硫与水。
副产物以亚硫酸镁水合物为主，微溶于水，还有少量的硫酸镁水合物，溶于水。为了满足排污标准，可对排放部分的水合物进行回收或曝气处理。硫酸镁的热解度是1124℃，亚硫酸镁的热解度是800℃，为了减少能量的消耗，应尽量避免亚硫酸镁被氧化，可添加适量的阻氧剂，再生处理用到的还原剂是CO和炭。再生处理涉及到的化学反应有：800℃下，亚热解成氧化镁和二氧化硫；1200℃下，硫酸镁与炭反应生成氧化镁、二氧化硫和一氧化碳；硫酸镁与一氧化碳反应生成氧化镁、二氧化硫和二氧化碳。
从理论上看，MgO可以再生循环使用，但由于需要提供大量的热量，其能耗是非常巨大的。此外，还需要投入大量的资金购买再生装置，企业为了降低运行成本，废水直排，不做再生，主要还是应用氧化镁进行脱硫。
结束语：
随着我国生态环境的日益恶化，中小型锅炉除了更新设备、采用清洁能源外，还应根据自身的特点，采取合适的烟气脱硫技术，在确保经济效益的同时尽量减少对环境的污染。
参考文献
[1]张杰.燃煤炉内脱硫对汞形态转化影响的试验研究[D].同济大学，2007.
[2]薛勇，王成端，陈海焱等.燃煤炉窑烟气净化工艺及其装置的研究开发[J].西南科技大学学报，2003，18（2）：53-58.
作者简介：
1.周沛，男，1986.4.5，汉族，籍贯：江苏睢宁，学历：本科，职称：中级工程师，主要研究方向：锅炉设计。
2.张达，男，汉，籍贯：泰州，学历：本科，职称：中级工程师，主要研究方向：电厂（锅炉、汽机）设计。
关键词：中小型锅炉；烟气脱硫技术；分析
对于煤粉炉、流化床锅炉等大型锅炉，可采用炉内脱硫，通过把石灰石掺入燃煤进行脱硫，煤炭燃烧时会产生高温，石灰石会分解成CaO，煤炭燃烧产生SO2，两者发生反应生产稳定的CaSO3并隨着锅炉渣排出。对于中小型锅炉，主要采用炉外脱硫，就是把燃煤燃烧产生的烟气进行水浴进行脱硫。烟气脱硫技术由多种，其中石灰法、钠碱法、双碱法和氧化镁法最为常用，是本文论述的重点。
1.石灰法
石灰法主要是利用石灰制成的乳液对烟气进行水浴，进而实现脱硫，石灰是脱硫剂。石灰法脱硫涉及一系列的化学反应，在CaO、SO2、SO32+、CO2、H2O之间存在一个动态的化学平衡。乳液中的Mg、Na、Ca、Cl、K等离子与气体中SO2、O2、CO2、NOx、SO3等相互反应，其中2个气液反应、6个固液、22个离子型反应，可生成50多种产物，共生成50多种产物。也就是说，石灰法脱硫是一个气—液—固三相体系，反应机理复杂，不过核心机理是SO2+CaO=CaSO3、2CaSO3+O2=2CaSO4
在洗涤塔内，SO2溶于水，生成弱酸性的H2SO3，亚硫酸不稳定，会在水中电离，生成H+、HSO3-、SO32-，不过SO32-很少，以H+、HSO3-为主[1]。
SO32-是二价酸，与碱反应，可生成酸式盐（亚硫酸氢盐）和正盐（亚硫酸盐）。在亚硫酸盐中，铵盐、碱金属盐、酸式盐溶于水，其它盐类均难溶于水，这是烟气脱硫能实现的原因。
生石灰（CaO）置于水中生成能溶于水的熟石灰Ca（OH）2，与溶于水中的二氧化硫反应，生成CaSO3。CaSO3具有一定的市场价值，可作为副产品进行销售，也可与氧反应生成石膏。与石灰石相比，石灰的反应活性更强，反应速度快，钙离子的利用率高，液相阻力小，但易于发生结垢堵塞，不适合大型锅炉，主要应用于中小型锅炉。
2.钠碱法
钠碱法主要是利用纯碱（NaOH）或烧碱（Na2CO3）对烟气进行脱硫，碱是脱硫剂，涉及的主化学反应有：二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；二氧化硫与碳酸钠反应亚硫酸钠和二氧化碳；亚硫酸钠与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢钠；亚硫酸氢钠与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；亚硫酸氢钠与碳酸钠反应生成亚硫酸钠和水。副化学反应有：亚硫酸氢钠与氧反应生成硫酸钠；亚硫酸氢钠与亚硫酸钠反应生成硫酸钠和水以及Na2S2O3。
由于硫酸钠会影响二氧化硫的吸收率，所以一定要尽量减少亚硫酸钠的氧化，比如向吸收液中添加0.03%-0.04%的对苯二胺类（阻氧剂），并定期排放部分废水。烧碱或纯碱具有较强的亲和力，几乎能使得所有的生成物溶于吸收液，有效避免了结垢堵塞的发生。此外，吸收液还可以循环利用，这是钠碱法的优势所在[2]。不过，钠碱价格较贵，前期投入较大，甚至能达到整个运行成本的30%以上。
3.双碱法
双碱法是利用两种碱对烟气进行脱硫，碱是脱硫剂。第一碱通常是钠基碱，主要进行吸收；第二碱是钙基碱，主要是对吸收液就行再生。双碱法不仅能减少钠碱耗量，降低运行成本，还可以避免吸收塔内发生结垢堵塞。双碱法是钠碱法的改良，继承了钠碱法的优势，又尽量规避了钠碱的成本支出。在脱硫的过程中，钠碱亲和力得到充分运用，固化二氧化硫又是廉价的石灰，使得大多数钠碱都可以再生循环利用。
脱硫涉及的化学反应有：二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；亚硫酸钠与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢钠。再生涉及的化学反应有：亚硫酸钠与氢氧化钙和水反应生成亚硫酸钙、氢氧化钠和水；亚硫酸氢钠和氢氧化钙反应生成亚硫酸钠、亚硫酸钙和水。再生反应发生于吸收塔，亚硫酸钙与氧反应生成硫酸钙，并以沉渣的形式分离，清液回用。从理论上看，双碱法几乎完全规避了钠碱法存有的问题。但在实际的应用在，存在以下问题： 再生操作不可能把所有的钙离子都沉淀下来，这使得清液中会含有一定的钙离子，随着循环使用次数的增加，钙离子会逐渐聚集，聚集到一定程度，就会结晶形成垢堵物，如果管理不善，还可能倒灌吸收塔内形成结垢堵塞。
4.氧化镁法
氧化镁法是利用氧化镁对烟气进行脱硫，脱硫剂是氧化镁。脱硫装置与石灰/石灰石法类似。氧化镁法涉及的化学反应有：二氧化硫与氢氧化镁进行反应生成亚硫酸镁与水；硫酸镁与二氧化硫和水反应生成亚硫酸氢镁和水；亚硫酸氢镁与氢氧化镁反应生成亚硫酸镁和水。总的化学反应是：二氧化硫与氢氧化镁反应生成亚硫酸镁与水；副反应是：亚硫酸镁与氧反应生成硫酸镁；氢氧化镁与三氧化硫反应生成硫酸镁与水；亚硫酸氢镁与氧放映生成硫酸镁、二氧化硫与水。
副产物以亚硫酸镁水合物为主，微溶于水，还有少量的硫酸镁水合物，溶于水。为了满足排污标准，可对排放部分的水合物进行回收或曝气处理。硫酸镁的热解度是1124℃，亚硫酸镁的热解度是800℃，为了减少能量的消耗，应尽量避免亚硫酸镁被氧化，可添加适量的阻氧剂，再生处理用到的还原剂是CO和炭。再生处理涉及到的化学反应有：800℃下，亚热解成氧化镁和二氧化硫；1200℃下，硫酸镁与炭反应生成氧化镁、二氧化硫和一氧化碳；硫酸镁与一氧化碳反应生成氧化镁、二氧化硫和二氧化碳。
从理论上看，MgO可以再生循环使用，但由于需要提供大量的热量，其能耗是非常巨大的。此外，还需要投入大量的资金购买再生装置，企业为了降低运行成本，废水直排，不做再生，主要还是应用氧化镁进行脱硫。
结束语：
随着我国生态环境的日益恶化，中小型锅炉除了更新设备、采用清洁能源外，还应根据自身的特点，采取合适的烟气脱硫技术，在确保经济效益的同时尽量减少对环境的污染。
参考文献
[1]张杰.燃煤炉内脱硫对汞形态转化影响的试验研究[D].同济大学，2007.
[2]薛勇，王成端，陈海焱等.燃煤炉窑烟气净化工艺及其装置的研究开发[J].西南科技大学学报，2003，18（2）：53-58.
作者简介：
1.周沛，男，1986.4.5，汉族，籍贯：江苏睢宁，学历：本科，职称：中级工程师，主要研究方向：锅炉设计。
2.张达，男，汉，籍贯：泰州，学历：本科，职称：中级工程师，主要研究方向：电厂（锅炉、汽机）设计。