1、?我國SO2控制技術的的研究、開發和利用
??????? SO2控制技術的研究從20世紀初至今已有90多年的歷史。自20世紀60年代起，一些工業化國家相繼制定了嚴格的法規和標準，限制煤炭燃燒過程中SO2 等污染物的排放，這一措施極大的促進了SO2控制技術的研究。進入70年代以后，SO2控制技術逐漸由實驗室階段轉向應用性階段。據美國環境署1984年統計，世界各國開發、研制、使用的脫硫控制技術已達184中，而目前的數量已超過200種。這種技術概括起來可分為三大類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后脫硫（煙氣脫硫FGD）。
??????? 3.1?燃燒前脫硫
??????? 燃燒前脫硫技術主要包括煤炭的洗選、煤炭轉化（煤氣化、液化）、水煤漿技術。
??????? 洗選煤是采用物理、化學或生物方式對鍋爐使用的原煤進行清洗，將煤中的硫部分除掉，使煤得以凈化并生產出不同質量、規格的產品。其中煤的物理凈化技術是目前世界上應用最廣泛的燃燒前脫硫技術，該法可以從原煤中除去泥土、頁巖和黃硫鐵礦。通過煤的粉碎，使非化學鍵結合的不純物質與煤脫離，繼而利用構成煤的有機物質（煤的基本微觀結構）與密度教大的礦物不純物之間相對密度的不同，或者利用兩者表面濕潤性、磁性、異電性的不同而將它們分離。主要方法有重力法、浮選法、重液體富集法、磁性分離法、靜電分離法、凝聚法、細顆粒-重介質旋風分離法等，生產中應用最廣泛的是前兩種。物理方法工藝簡單，投資少，操作成本低，但不能脫除煤中有機硫，對黃硫鐵礦的脫除率在50%左右。
??????? 化學法脫硫多數針對煤中有機硫，主要利用不同的化學反應，包括生物化學方法，將煤中的硫轉變成不同形態的硫而使之分離。目前主要的化學凈化方法有BHC法（堿水液法）、Meyers法[Fe2（SO4）3]、LOL氧化法（O2/空氣氧化法）、PETC法（空氣氧化）、KVB（NO2選擇氧化）、氯解法（CL2分解）、微波法、超臨界醇抽提法等。
??????? 微生物脫硫技術雖然從本質上講也是一種化學法，但由于其自身的特殊性，可把它單獨歸為一類。它是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡中，細菌產生的酶能促進硫氧化成硫酸鹽，從而達到脫硫的目的。該類技術具有以下幾項突出的優點：
??????? （1）?反應能在常溫、常壓下進行，能耗小，運轉費用低。
??????? （2）?不會降低煤的發熱量
??????? （3）?能脫除煤中有機硫和無機硫，脫硫工藝投資成本低。
??????? 目前常用的脫硫細菌有：屬硫桿菌的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細菌、熱硫化葉菌等。
??????? 通過自行研究開發和引進，目前中國的選煤技術已經取得了長足的進步，自行研究的選煤設備已能滿足年處理能力400萬噸以下的新建電廠和改造需要。到1997年，全國已經有選煤廠和車間1500多座，生產能力480Mt以上，但目前我國原煤洗選比例還是比較低的，僅為30%左右，在主要產煤國中是最低的，這為煤炭行業的洗選煤加工技術及水平帶來了較大的發展空間。在國務院批準的（中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展規劃）中，選煤和型煤被列為潔凈煤技術的首選項目。
??????? 煤的氣化，是指用水蒸氣、氧氣或空氣作為氧化劑，在高溫下與煤發生化學反應，生成H2、CO、CH4等可燃混合氣體（稱做煤氣）的過程，煤炭氣化不僅可以顯著提高煤炭的利用率，而且能極大的減少污染物的排放，使煤中的硫化物、氮化物等雜志基本上被脫除（脫硫率在90%-99%）。與直接燃煤相比，民用煤氣可節約煤20%-30%，工業燃料氣可節約15%。煤氣廠建立至今，其發展可以分為三個階段：
??????? 第一代技術以固態排渣魯奇（lurgi）加壓移動床、winkler常壓流化床、K-T常壓氣流床、兩段移動床等工藝為代表。這些氣化工藝可靠成熟，已經在工業上應用很久。
??????? 第二代技術以液態排渣lurgi爐、texaco熔渣氣流床、HYGAS氣化、U-gas（干排灰）氣化、加壓K-T氣流床等工藝為代表，其特點是高壓操作及甲烷合成技術與煤的氣化技術想結合。
??????? 第三代技術以熔鹽催化氣化和核能余熱氣化法為代表，它與前兩種技術相比，具有氣化效率高、工藝簡單和煤種適應性廣等特點，具有廣闊的發展前景。
??????? 我國煤氣化技術的研究開發工作始與1956年，主要分為工業和民用兩種，目前已經掌握了年產8萬噸合成氨的德士古爐設計、制造和運行技術，引進的魯奇氣化爐技術也已完成了年產量為160萬m3/h的依蘭煤氣工程和54萬m3/h的蘭州煤氣工程。目前還在消化吸收這類技術，尚未擴大應用。使用更多的氣化技術是常壓固定床和二段空氣氣化爐，與世界先進水平相比，還有很大差距。此外，我國還進行了直接在地下煤礦使煤氣化的研究，并取得了很大的進展。與煤氣化相關的潔凈煤技術還有整體煤氣化聯合循環、第二代增壓流化床燃燒聯合循環發電和燃料電池等。他們皆以煤炭全部或部分氣化為基本組成部分，通過燃燒或轉化煤氣來發電。
??????? 煤炭液化是將煤轉化為潔凈的液體燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。煤炭液化分為直接和間接兩種，在國外技術已經成熟。南非的間接液化廠一直在生產，直接液化開發出兩段催化加氫液化和煤油共煉，改善了，煤液化的經濟性。
??????? 關于煤的直接液化，我國已經建立了世界先進水平的試驗研究室。而間接液化我國也以具備了一定的技術基礎。
??????? 水煤漿是將灰分小于10%，硫分小于0.5%，揮發分高的原料煤，研磨成250-300um的細煤粉，按65%-70%的煤、30-35%的水和越1%的添加劑的比例配置而成。可以象燃料油一樣運輸、儲存和燃燒。水煤漿技術包括水煤漿制備、儲運、燃燒等關鍵技術，是一門涉及多門學科的系統技術。燃燒效率高、污染物排放低等特點。
??????? 3.2燃燒中脫硫
??????? 燃燒過程中脫硫主要是指當煤在爐內燃燒的同時，向爐內噴入脫硫劑（常用的有石灰石、白云石等），脫硫劑一般利用爐內較高溫度進行自身焚燒，燃燒產物（主要有氧化鈣、氧化鎂等）與煤燃燒過程中產生的SO2、SO3反應，生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，以灰的形式排出爐外，減少SO2、SO3向大氣的排放，達到脫硫的目的。
??????? 燃燒過程中脫硫反應溫度較高，其反應過程可以用以下兩段化學式來表示。
??????? （1）?脫硫劑的燃燒分解反應：
??????? 石灰石???? 分解為氧化鈣和二氧化碳
??????? 消石灰???? 分解為氧化鈣和水
??????? 白云石???? 分解為氧化鈣、氧化鎂和二氧化碳
??????? （2）?硫化反應
???????????????? 氧化鈣和二氧化硫反應生成亞硫酸鈣
???????????????? 亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣
???????????????? 氧化鈣與二氧化硫和氧氣反應生成硫酸鈣
??????? 少量三氧化硫在重金屬鹽的催化下直接與氧化鈣反應生成硫酸鈣。
??????? 3.2.1型煤固硫技術
??????? 型煤固硫是用瀝青、石灰、電石渣、無硫紙漿黑液等做黏結劑，將粉煤經機械加工成一定形狀和體積的煤制品。
??????? 3.2.2煤粉爐直接噴鈣脫硫技術
??????? 在煤粉爐中，脫硫劑選擇溫度較低的區域（爐膛上方）噴入。但是效率相對較低，單純的爐內直接噴鈣技術效率只有30%-40%左右，若在與尾部活化器增濕或在脫硫中添加脫硫劑等技術想結合，效率可達到70%以上。
??????? 3.3.3硫化床燃燒脫硫技術
??????? 硫化床燃燒脫硫技術包括常壓鼓泡流化床（BFB）、常壓循環流化床（CFB）、增壓鼓泡流化床燃燒技術與增壓循環流化床燃燒技術（PCFB），其中前三種已得到工業應用，后一種尚在工業示范階段。
??????? CFB燃燒技術是最近發展起來的一種有效的燃燒技術，它具有和煤粉爐相當的燃燒效率，并且由于其燃燒溫度低（850-950），正處于爐內脫硫的最佳溫度段，因而不在需要增加設備和較低的運行費用下就能清潔的利用高硫煤。特別是煙氣分離再循環技術的應用，相當于提高了脫硫劑在床內的停留時間，也提高了床內脫硫劑濃度，同時，床料間，床料與床壁間的磨損、撞擊使脫硫劑表面產物層變薄或使脫硫劑分裂，有效的增加了脫硫劑的反應比表面積。穩定運行時的CFB爐燃燒脫硫效率可達90%以上。目前，應用最大的460MW的超臨界蒸汽參數的CFB鍋爐已開始制造。
??????? PCFB燃燒技術的出現重要是為了使其能與燃氣輪機相配套，組成聯合循環機組，以提高整個熱力循環的效率。一般而言，PFBC機組效率在38%-42%左右，脫硫率在90%以上，同時還有較強的脫銷能力，所以引起了人們的關注。
??????? 3.3煙氣脫硫
??????? 起步于1961年，當時為了防止鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕，降低煙氣酸露點，保護低溫段空氣預熱器不受腐蝕。
??????? 1973年，我國環保機構正式成立，進入正式的研究階段。
??????? 第二章 火電廠FGD技術概述
??????? 煙氣脫硫是世界上唯一大規模商業化應用的脫硫方法，是控制酸雨和二氧化硫最為有效和主要的技術手段。
??????? 目前，世界上各國對煙氣脫硫都非常重視，已開發了數十種行之有效的技術，但是，其基本原理都是以一種堿性物質作為二氧化硫的吸收劑。吸收劑的性能從根本上決定了二氧化硫吸收操作的效率，因而對吸收劑的性能有一定的要求。一般情況下，可以按以下原則進行操作：
??????? （1）?吸收能力高。（2）選擇性能好（3）揮發性低，無毒，不易燃燒，化學穩定性好，凝固點低，不發泡，易再生，黏度小，比熱容小。（4）不腐蝕或者腐蝕性小（5）來源豐富容易得到，價格便宜（6）便于處理及操作時不易產生二次污染。
??????? 石灰、氫氧化鈣、碳酸鈣是目前煙氣脫硫較為理想的吸收劑。
??????? 按照脫硫劑的種類劃分，FGD技術可以分為以下幾種方法
??????? （1）以石灰石為基礎的鈣法
??????? （2）?以氧化鎂為基礎的鎂法。
??????? （3）?以亞硫酸鈉為基礎的鈉法
??????? （4）?以氨氣為基礎的氨法
??????? （5）?以有機堿為基礎的有機堿法
??????? 世界上普遍使用的商業化技術是鈣法，比例在90%以上。
??????? 工業上用廢堿液吸收燃煤工業鍋爐工業煙氣中的二氧化硫，利用鍋爐沖渣水和濕法除塵循環水在除塵的同時吸收二氧化硫，已有成功的示范。
??????? 氧化鈣? 石灰的主要成分，白色立方晶體或粉末，露置在空氣中漸漸吸收二氧化碳形成碳酸鈣，相對密度3.35，熔點2580，易容于酸，難容于水，但能于水化合合成氫氧化鈣。
??????? 碳酸鈣? 白色晶體或粉末，相對密度2.70-2.95，容于酸而放出二氧化碳，極難容于水，在以二氧化碳飽和的水中溶解而成碳酸氫鈣，加熱至825左右分解為氧化鈣和二氧化碳。
??????? 氫氧化鈣? 白色粉末，相對密度2.24，在580時失水，吸濕性很強，放置在空氣中能逐漸吸收二氧化碳而成碳酸鈣，幾乎不容于水，具有強堿性，對皮膚，織物有腐蝕作用。
??????? 碳酸鈉? 無水碳酸鈉是白色粉末或細粒固體，相對密度2.532，熔點851，易容于水，水溶液呈強堿性，不容于乙醇、乙醚，吸濕性強，在空氣中吸收水分和二氧化碳而成碳酸氫鈉。
??????? 氫氧化鈉? 無色透明晶體，相對密度2.130，熔點318.4，沸點1390，固堿吸濕性很強，易容于水，并能容于乙醇和甘油，對皮膚、織物、紙張等都有強腐蝕性，易從空氣中吸收二氧化碳而逐漸變成碳酸鈉，必須儲存在密閉的容器中
??????? 氫氧化鉀? 白色透明晶體，有片狀、塊狀、條狀、和粒狀，相對密度2.044，熔點360，沸點1320，極易從空氣中吸收水和二氧化碳生成碳酸鉀，容于水時強列放熱，易容于乙醇，也容于乙醚。