摘要 作為世界上最大的煤炭生產國和消費國,“煤煙”型大氣污染是我國當前面臨的主要環境問題之一,其中由于燃煤排放SO2所引發的“酸雨”危害尤為突出。本文首先論述了我國SO2的污染狀況，指出劣質燃煤是造成污染的最主要原因，在此基礎上分析對比了當前燃前、燃中和燃后常用SO2污染控制技術的優缺點，認為基于我國基本國情，為有效控制當前的SO2污染，應優先發展燃前微粉煤干法脫硫技術。

關鍵詞 二氧化硫 污染 控制技術能源、經濟、環境、可持續發展是人類面臨的緊迫課題。煤炭提供了我國75％的工業燃料，76％ 的發電能源和80％的民用商品能源[1]，在我國一次能源消費結構中占有最主要的地位。但是煤炭在生產和加工利用過程的同時也造成了嚴重的環境污染，其中由于燃煤排放SO2而引發的“酸雨”污染近年來愈演愈烈，已經嚴重影響到我國全面建設小康社會目標的順利實現。

1 燃煤SO2污染現狀

二氧化硫的主要污染源可歸納為三個方面：(1)硫酸廠和汽車尾氣中排放的二氧化硫；(2)有色金屬冶煉過程排放的二氧化硫：如銅、鉛、鋅、鈷、鎳、金、銀等礦物，都含硫化物，在冶煉過程中排放出大量的二氧化硫；(3)燃煤煙氣中的二氧化硫[2]：我國煤炭消費量的80％以上直接用于燃燒，燃煤是大氣環境中二氧化硫最主要來源。據環境公報報道，我國2004年煙塵排放量1095萬t，SO2排放量2255萬t。其中燃煤產生的SO2約占總量的90％，CO占總量的7l％，CO2占總量85％ ，氮氧化物占總量的70％，灰塵微粒占總量的61％[3]。

圖1列出了不同年份我國原煤產量及SO2排放量之間的關系。

從圖中我們可以看到近些年來隨著原煤產量的增加，二氧化硫的排放量也在不斷上升。

圖1 不同年份我國原煤產量及SO2排放量之間的關系

煤燃燒過程中排出大量的SO2，約占燃煤排放污染物的85%[4]，使我國成為三大酸雨區之首。二氧化硫的大量排放，造成我國南方地區大面積的酸雨，且每年以1億m2的面積增加。酸雨區域已由西南發展到長江流域，且有向北發展的趨勢，嚴重威脅京津地區。酸雨造成農田減產面積達9.9×1010,森林受害面積達1.28萬hm2;大氣中S02濃度每增加l0mg/cm3，呼吸系統病亡人數增加5%; S02對建筑物、文物的侵蝕也十分嚴重,據統計S02污染造成全國每年經濟損失達1100多億元[5]。

由于煤炭資源相對充足并能夠穩定可靠地獲得，因此，在世界范圍內，煤炭是可靠的能源。世界能源研究機構預測，由于資源條件的變化，21世紀世界能源消費結構將是石油比重下降，天然氣上升，煤炭持平，三者呈均勢各占27％-28％ 。繼而將出現一個以天然氣為主的短暫時期，然后再轉向以煤炭為主。中國化石能源資源探明的可采儲量中煤炭占92.94％. 中國是當今世界上最大的煤炭生產和消費國，據有關專家預測：煤炭在中國能源結構中的主導地位近50年不會改變[4]。因此防治燃煤二氧化硫污染是當前一項重要和迫切的工作。

2 燃煤SO2控制技術

燃煤S02污染控制技術總體來說可以分為燃燒前、燃燒中及燃燒后等三大類型。所謂燃燒前脫硫主要是指在煤炭的加工轉化等煤基燃料制備過程中脫出其中的有害成分；燃燒中脫硫的方式主要是通過潔凈煤技術、型煤和流化床燃燒等項技術來實現；而燃燒后脫硫則主要指煙氣脫硫技術。

2.1燃燒前脫硫

燃前脫硫是指煤炭的洗選加工，主要是通過重選、浮選、磁選及氧化、微生物脫硫等技術減少原煤中的硫分和灰分，以降低S02的排放量，根據脫硫機理，燃燒前脫硫又分為物理法、化學法和生物法三種。

原煤的燃燒前脫硫是潔凈煤的源頭技術，既能脫硫又能除灰，同時還可以提高熱能利用效率，減少無效運輸，并且脫硫的費用較低，無二次污染。

表1主要的燃前脫硫方法

2.2 燃燒中固硫

燃燒中脫硫的原理是向燃煤爐膛內噴撒堿性物質，與燃燒產生的SO2發生中和反應，生成中性物質．減少煙氣中的SO2含量。

主要的燃燒中固硫方法見表2

表2主要的燃中固硫方法

2.3 燃燒后脫硫燃燒后脫硫就是指煙氣脫硫。這是目前世界上惟一的大規模商業化應用的脫硫方式。由于煙氣脫硫的主要困難是SO2濃度和總量大、要處理的煙氣體積大，因此，雖然煙氣脫硫的方法多達十幾種。但仍需要合理地選擇煙氣脫硫工藝，同時還要考慮環境、經濟和社會等多方面的因素。

根據脫硫產物的干濕形態。煙氣脫硫可分為濕法、半干法和干法工藝技術。

表3主要的燃后脫硫方法

2.4 常用脫硫方法比較

表4常用脫硫方法比較

3 我國脫硫的技術開發及發展方向

3.1二氧化硫控制的關鍵

我國的SO2污染大部分來自燃煤，在全國煤炭的消費中，占總量約84％的煤炭被直接燃用。而火電業又是最大的煤炭消費部門，我國二氧化硫排放量的90％來自燃煤，而其中的50％左右來自火電廠。我國電煤消費從1991年的20719.8萬t標煤上升到2003年的78153.02萬t標量，占煤炭消費量的比重從26．2％到67.6％，火電用煤比例不斷上升[14]，到2005年電煤消費約為11.09億噸[15]。我國能源結構的特點決定了控制二氧化硫污染的關鍵是控制火電廠二氧化硫的排放量。削減和控制火電廠燃煤二氧化硫污染事在必行[16]。

3.2我國脫硫技術發展方向

我國因燃煤造成的污染是十分嚴重的,與其他國家相比,除煤炭消費量大這一客觀事實外,另一個主要原因是全社會對使用潔凈煤還未形成共識。我國原煤入選比例只有25% ,而動力煤入選比重更低,僅為12% ,75%以上的煤炭未經分選直接燃用。我國發電用煤平均灰分為28%(美國發電用煤灰分在8%以下) ,硫分為1.2% ,而且,電廠燒劣質煤也成為傳統習俗。所以,高灰、高硫中煤,甚至矸石最后都燒掉了。因此,從全國范圍來看,等于全部燒原煤。因此,現階段特別強調,煤炭分選加工是十分必要的[17]。

據統計,電廠上脫硫設備,即煙氣脫硫,其投資約占總投資的三分之一,在我國現有經濟條件下,普遍推廣決非易事,所以應首先抓好燃前的凈化技術。如每入選1億t 原煤,脫除其中大部分的黃鐵礦硫,就可減少二氧化硫的排放量100～150萬t ,而其成本僅為煙氣脫硫的十分之一[17]。

我們可以看到燃前控制技術，不僅能夠提高煤炭的利用效率、減少灰渣排放量，還能大大減輕煤中的硫分對后續工序設備的腐蝕，從而延長設備使用壽命并降低生產成本，具有許多燃中和燃后控制技術不可比擬的優點。

燃前控制技術包括物理、化學和生物選煤方法等，其中化學和生物選煤方法雖然可以同時脫出煤中的無機硫和有機硫，但由于生產工藝復雜、生產周期長和易產生二次污染等因素，短期內難以實現工業化。物理選煤方法包括重選、浮選等，只能脫出煤中的無機硫，目前已經得到了大規模的工業應用。

表5中列出我國煤炭資源中全硫的分布情況[18]。我國煤炭中高硫煤貯量約占煤炭總貯量的20％-25％。表6我國中高硫煤中各類硫分平均含量。我國高硫煤中的硫分主要以無機硫為主，且絕大多數以黃鐵礦硫為主（ 約占60％～70％ ）[19]，同時存在少量的白鐵礦硫[20]，因此從理論上講，采用物理分選方法能夠大大降低煤中的硫分，但由于我國煤炭中的黃鐵礦多呈細粒嵌布，煤中的硫大都被炭質污染，致使當前通用的重選和浮選方法脫硫效果不佳[21]。

表5中國煤炭資源中全硫的分布表

要想獲得高質量的低硫低灰煤，首先必須將煤炭細粉碎使得煤中的礦物質得到充分的解離，而后再加以分選，但磨煤的能耗必將使得加工成本大大增加。值得注意的是：為提高燃燒效率，目前的燃煤鍋爐大都采用了煤粉爐，其燃前制粉工藝系統可將燃煤粒度控制在200網目以下，這就為在燃前應用物理選煤方法高效去除其中的黃鐵礦硫和成灰物質提供了充分的解離條件。

能夠適應這種集成化要求的選煤方法，必須是能夠分選<74μm微粉煤的工藝簡單的干法分選技術，因為鍋爐噴粉燃燒必須用干粉。采用濕法技術分選如此細的煤，其精煤產品需要脫水、干燥，同時需要龐大的煤泥水處理系統，其投資、運行成本都非常高，易造成新的環境污染，而且做不到爐前在線分選。摩擦電選和干式磁選恰是能滿足這種要求的分選技術。由于黃鐵礦顆粒得電快、放電也快的特性[22，23]，同摩擦電選技術相比，磁選的脫硫效果要優于前者，而降灰效果劣于前者。

4 結束語

二氧化硫排放嚴重污染了我國的環境，給我們的生活和生存帶來了威脅，控制二氧化硫污染已經成為迫在眉睫的問題。我國二氧化硫主要來自火電廠的燃煤，我國電廠燃煤質量差，如果能有效的采取技術提高燃煤的質量，我國的SO2污染將能得到很好的控制。在眾多的脫硫技術中應是我國電廠燃煤潔凈技術的首選。干法脫硫技術將能使我國的二氧化硫污染得到緩解。

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