Công nghệ loại bỏ lưu huỳnh trong than

Thread Content

Bài viết này cuối cùng được chỉnh sửa bởi liaifeng vào ngày 2018-9-3 lúc 11:18.
Công nghệ loại bỏ lưu huỳnh trong than đá
Than đá là nguồn nhiên liệu hóa thạch dồi dào nhất trên thế giới, chiếm hơn 70% tổng lượng nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu. Hiện nay, than đá chiếm khoảng 30% trong tổng lượng năng lượng sơ cấp được tiêu thụ trên toàn thế giới. Theo dự báo của Hội nghị Năng lượng Thế giới, vai trò của than đá như một nguồn năng lượng sơ cấp quan trọng sẽ không thay đổi trong một thời gian dài. Dự kiến vào năm 2020, than đá sẽ chiếm 33,7% trong tổng lượng năng lượng sơ cấp được tiêu thụ trên thế giới. Trung Quốc là một quốc gia có sản lượng và mức tiêu thụ than đá rất lớn. Hiện nay, than đá cung cấp 75% lượng năng lượng sơ cấp cho đất nước chúng ta. Trong vài thập kỷ tới, than đá vẫn sẽ là nguồn năng lượng sơ cấp chính của Trung Quốc. Than đá, với vai trò là nguồn năng lượng, đã đóng góp rất lớn vào sự phát triển của loài người. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác và sử dụng than đá, cũng xuất hiện nhiều vấn đề ô nhiễm. Đặc biệt, khí thải phát sinh từ quá trình đốt than gây ra những tác hại có thể nhìn thấy được cũng như những tác hại tiềm ẩn, ảnh hưởng đến sự cân bằng sinh thái và cuộc sống của con người. 　　Bốn vấn nạn môi trường toàn cầu chính là: khói bụi trong không khí, mưa axit, hiệu ứng nhà kính và sự suy giảm tầng ozone. Những vấn nạn này, cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện sống của con người. Ô nhiễm không khí có mối liên hệ trực tiếp với việc sản xuất và sử dụng năng lượng. Đặc biệt, việc khai thác than là nguyên nhân chính gây ra bụi bẩn, mưa axit và hiệu ứng nhà kính. Sự suy giảm tầng ozone cũng có mối liên hệ mật thiết với việc phát thải methane (CH4) trong quá trình khai thác than. 　　Thực ra, than đá cũng giống như khí tự nhiên và dầu mỏ; bản thân chúng không phải là nguồn gây ô nhiễm. Tuy nhiên, do công nghệ xử lý và chuyển hóa than đá chưa phát triển, nên việc sử dụng than đá làm nguồn năng lượng chính đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Cho đến nay, vẫn chưa có phương pháp nào hiệu quả để khắc phục các vấn đề môi trường do việc đốt than trực tiếp gây ra. Do đó, giải pháp cơ bản để khắc phục tình trạng tỷ lệ sử dụng than thấp và mức độ ô nhiễm cao chính là việc sử dụng nguồn tài nguyên than một cách hợp lý, sạch sẽ và hiệu quả, đồng thời đầu tư mạnh vào việc phát triển và ứng dụng các công nghệ than sạch. Sai rồi! Không tìm thấy nguồn trích dẫn. Thảo luận và phân tích các công nghệ làm sạch khí thải là điều vô cùng quan trọng và cần thiết. 　　1.1 Tác động của việc sử dụng than đá đối với môi trường 　 Việc sử dụng than đá đã góp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của đất nước chúng ta. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng than đá còn khá thấp, điều này gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Qu Xiao’e đã đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường ở Trung Quốc trong giai đoạn 1990–2009. Bà lấy các chỉ số ô nhiễm như lượng khí SO2 thải ra từ các ngành công nghiệp, lượng bụi công nghiệp thải ra, v.v., làm cơ sở để đánh giá. Kết quả cho thấy rằng cấu trúc năng lượng dựa chủ yếu vào than đá, trong khi góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế, cũng gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. 　　Hầu hết các học giả nghiên cứu tác động của việc sử dụng than đá đối với môi trường khí quyển. Một số học giả tiến hành nghiên cứu từ góc độ định tính. Đồng Tuyết Linh và Lưu Đại Mạnh cho rằng khói bụi phát sinh từ việc đốt than chứa nhiều chất gây hại tiềm ẩn. Đặc biệt, những hạt có kích thước nhỏ hơn 10 micromet có thể xâm nhập vào phổi, làm giảm độ trong suốt của không khí và gây ô nhiễm môi trường khí quyển. Lộ Trung Hiền và Đường Vĩnh Thuận cho rằng trong quá trình khai thác than, sẽ có một lượng lớn bụi than được tạo ra; đồng thời, các khí độc hại phát sinh trong quá trình đốt cháy than cũng gây ô nhiễm cho môi trường không khí. Hứa Thụy Lâm và Vương Thể Kiện cho rằng tình trạng ô nhiễm không khí ở tỉnh Giang Tô thuộc loại ô nhiễm do than nâu gây ra. Họ cũng đã thống kê chất lượng không khí ở các thành phố trong tỉnh Giang Tô, và nhận thấy rằng các chất gây ô nhiễm được sắp xếp theo mức độ nghiêm trọng như sau: lượng bụi, tổng lượng hạt vi mô lơ lửng trong không khí, SO2 và NOX. Sun Nan cho rằng việc sử dụng than đá sẽ khiến nồng độ khí carbon dioxide tăng lên, từ đó gây ra những thay đổi trong khí hậu toàn cầu. Liu Haibin và Guo Zhengquan cho rằng việc gia tăng lượng khí carbon dioxide thải ra đòi hỏi nước ta phải tăng cường việc sử dụng nguồn tài nguyên than. 　　1.2 Tổng quan về công nghệ loại bỏ lưu huỳnh trong than 　　1.2.1 Tính cần thiết 　　Ngoài việc được sử dụng để phát điện chiếm khoảng một nửa, gần 30% lượng than ở Trung Quốc được dùng cho các lò hơi công nghiệp, còn 6% được dùng để đốt trong các mục đích dân dụng. Luo Jiaoying chỉ ra rằng việc sử dụng than ở nước ta chủ yếu thông qua phương thức đốt trực tiếp. Việc đốt than gây ra lượng lớn khí thải độc hại như bụi, SO2, CO2, NOX, v.v., gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường không khí. 　　Theo Báo cáo Tình hình môi trường Trung Quốc năm 2013, trong số 473 thành phố có hệ thống giám sát lượng mưa vào năm 2013, tỷ lệ các thành phố bị ảnh hưởng bởi mưa axit là 44,4%. Tỷ lệ các thành phố có tần suất mưa axit trên 25% là 27,5%. Trong số đó, tỷ lệ các thành phố có giá trị pH của lượng mưa trung bình hàng năm dưới 5,6 (mưa axit), dưới 5,0 (mưa axit nghiêm trọng) và dưới 4,5 (mưa axit cực kỳ nghiêm trọng) lần lượt là 29,6%, 15,4% và 2,5%. Các khu vực bị ảnh hưởng bởi mưa axit trên toàn quốc chủ yếu tập trung dọc theo sông Dương Tử và các vùng phía nam của lưu vực sông này. Các khu vực này bao gồm phần lớn diện tích của tỉnh Giang Tây, Phúc Kiến, Hồ Nam, Trùng Khánh, cũng như các vùng thuộc khu vực Tam Giác Vàng, Tam Giác Ngọc và phía đông nam tỉnh Tứ Xuyên. Diện tích các vùng bị mưa axit chiếm khoảng 10,6% tổng diện tích đất nước. Mưa axit ở Trung Quốc thuộc loại axit sunfuric; lượng SO2 được thải ra từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá có thể lan truyền khắp bầu khí quyển và gây ra mưa axit ở những khu vực xa xôi. Việc đốt cháy một lượng lớn than có hàm lượng lưu huỳnh cao là nguyên nhân chính gây ra tình trạng ô nhiễm mưa axit nghiêm trọng ở các vùng Tây Nam và Trung Nam. Tác hại của mưa axit đối với môi trường bao gồm sự suy thoái của rừng, hiện tượng axit hóa các hồ nước, cá chết hàng loạt, sự giảm sút về số lượng các loài sinh vật thủy sinh, đất canh tác bị axit hóa và trở nên nghèo dinh dưỡng, ô nhiễm bởi các kim loại nặng ngày càng gia tăng, sản lượng lương thực, rau củ, trái cây giảm mạnh, các công trình xây dựng, cầu cống và di tích văn hóa bị hư hại. 　　1.2.2 Tính đầy đủ 　 Các công nghệ nhằm kiểm soát lượng khí SO2 thải ra có thể được chia thành ba loại: khử lưu huỳnh trước quá trình đốt (công nghệ tẩy than), khử lưu huỳnh trong quá trình đốt (khử lưu huỳnh ngay trong lò đốt), và khử lưu huỳnh sau quá trình đốt (khử lưu huỳnh từ khí thải, Flue Gas Desulfurization, FGD). Khử lưu huỳnh trước khi đốt có thể loại bỏ phần lớn lưu huỳnh vô cơ trong than, nhưng lại không thể tác động được lên lưu huỳnh hữu cơ. Chỉ bằng cách kết hợp với các công nghệ khử lưu huỳnh khác thì mới có thể giảm lượng SO2 thải ra sao cho đạt được các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường ； Khử lưu huỳnh trong quá trình đốt cháy có thể giúp đơn giản hóa các quy trình xử lý khí thải, nâng cao hiệu suất sử dụng nhiệt. Tuy nhiên, hiệu quả khử lưu huỳnh không cao; lượng bụi thải tăng lên. Ngoài ra, sunfat được tạo ra từ việc khử lưu huỳnh sẽ bị phân hủy ở nhiệt độ cao trong các lò hơi sử dụng than bùn ； Khử lưu huỳnh khí thải sau quá trình đốt cháy là công nghệ tương đối hoàn thiện, ổn định và hiệu quả; đây là công nghệ khử lưu huỳnh hiệu quả nhất hiện nay để kiểm soát lượng SO2 thải vào không khí, đồng thời cũng là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất. 　　Công nghệ loại bỏ lưu huỳnh trong than trước khi đốt cháy: Trước khi than được đốt cháy hoặc chuyển hóa, người ta sử dụng các phương pháp nhất định để tách lưu huỳnh ra khỏi than. Nhờ vậy, hàm lượng lưu huỳnh trong quá trình đốt cháy sẽ giảm xuống, từ đó giảm thiểu ô nhiễm do khí dioxit lưu huỳnh gây ra. Các phương pháp được sử dụng bao gồm phương pháp vật lý, phương pháp hóa học và phương pháp vi sinh vật. 　　2.1 Công nghệ khử lưu huỳnh bằng phương pháp vật lý Cho đến nay, công nghệ khử lưu huỳnh bằng phương pháp vật lý vẫn là phương pháp duy nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp để làm sạch than. Các phương pháp như phương pháp tách than bằng trọng lực, phương pháp tách than bằng chất lỏng có tỷ trọng cao, và phương pháp nổi – tất cả đều thuộc nhóm các phương pháp làm sạch bằng phương pháp vật lý. Quy trình tách sản phẩm ra khỏi chất thải là khâu then chốt trong quá trình làm sạch vật lý than đá. Bằng phương pháp vật lý, có thể loại bỏ đất sét, đá phiến và lưu huỳnh từ quặng than nguyên thủy. Bằng cách nghiền than, những tạp chất không liên kết bằng liên kết hóa học sẽ tách rời khỏi than. Tiếp theo, nhờ vào sự khác biệt về tỷ trọng giữa các chất hữu cơ tạo nên than (cấu trúc vi mô cơ bản của than) và các tạp chất khoáng có mật độ cao, đôi khi người ta cũng có thể tách chúng ra nhờ vào sự khác biệt về khả năng thấm nước, tính từ tính và khả năng dẫn điện của chúng. Các phương pháp chính để tách quặng bao gồm: phương pháp nổi hiện đại, phương pháp làm giàu bằng chất lỏng nặng, phương pháp tách bằng từ trường, phương pháp tách bằng điện tích, phương pháp kết tụ, phương pháp tách than hạt mịn bằng cơn lốc với chất trung gian nặng, v.v. 　　Hình: Hệ thống làm sạch than về mặt vật lý
2.2 Công nghệ khử lưu huỳnh bằng hóa học
Công nghệ khử lưu huỳnh bằng hóa học chủ yếu sử dụng các chất kiềm mạnh, axit mạnh và chất oxy hóa mạnh để loại bỏ lưu huỳnh trong than thông qua các quy trình như khử hóa học, chiết xuất bằng nitơ, thủy phân, v.v. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp Meyers, phương pháp oxy hóa bằng CaCl2, phương pháp nung chảy bằng NaOH, phương pháp (NH)4OH, và phương pháp oxy hóa bằng H2O2. Mặc dù phương pháp hóa học có thể loại bỏ gần như toàn bộ lưu huỳnh vô cơ và nhiều loại lưu huỳnh hữu cơ trong than, nhưng nó lại gặp phải những vấn đề như điều kiện công nghệ phức tạp và chi phí cao. Đôi khi, việc xử lý cần được thực hiện trong môi trường có độ pH nhất định, hoặc thậm chí ở nhiệt độ cao. Đối với than dùng để luyện cốc, điều này ảnh hưởng khá lớn đến tính chất của than; ví dụ như làm giảm khả năng kết dính của than và giảm lượng nhiệt sinh ra khi đốt than. Hiện tại chỉ giới hạn ở nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. 　　2.3 Công nghệ khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật
Nguyên lý của phương pháp khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật là tận dụng khả năng của một số loại vi khuẩn ưa axit và chịu nhiệt trong việc tiêu hóa và hấp thụ các ion như Fe3+ và SO2 trong quá trình phát triển của chúng. Điều này giúp thúc đẩy quá trình oxy hóa và phân hủy pyrit, từ đó loại bỏ lưu huỳnh. Tỷ lệ khử lưu huỳnh có thể đạt trên 90%. Các phương pháp khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật chủ yếu bao gồm phương pháp ngâm trong dung dịch, phương pháp oxy hóa bề mặt, và phương pháp chiết xuất. Nhưng thời gian phản ứng khử lưu huỳnh khá dài, nên khó đáp ứng được yêu cầu trong quy mô công nghiệp hóa việc khử lưu huỳnh. So với các phương pháp vật lý và hóa học, phương pháp sử dụng vi sinh vật có chi phí đầu tư thấp, chi phí vận hành ít hơn, đồng thời có khả năng loại bỏ một cách hiệu quả các chất sunfua có kích thước rất nhỏ tồn tại trong than. 　　2.4 Tổng kết: Trong ba phương pháp khử lưu huỳnh là hóa lý, vi sinh vật và hóa học, phương pháp hóa lý được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ chi phí thấp ； Phương pháp sử dụng vi sinh vật đã thu hút được sự chú ý rộng rãi cả trong nước lẫn quốc tế, tuy nhiên để ứng dụng nó trong công nghiệp vẫn cần thêm thời gian cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ ； Các quy luật hóa học thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Trong quá trình phát triển tương lai, việc kết hợp một cách hiệu quả ba phương pháp khác nhau tùy theo chất lượng than sẽ là một hướng phát triển khá tốt. 　　Công nghệ khử lưu huỳnh trong lò đốt: Nguyên lý của quy trình này là việc đưa cùng lúc nhiên liệu và bột canxi cacbua – vật liệu dùng để hấp thụ khí độc – vào buồng đốt. Dòng khí sẽ khiến các hạt nhiên liệu, bột canxi cacbua và tro bụi được khuấy động mạnh trong buồng đốt. Trong buồng đốt, bột canxi cacbua sẽ bị phân hủy thành canxi oxit; canxi oxit sau đó kết hợp với khí sulfur dioxide tạo thành canxi sunfat. Nhiệt độ trong buồng đốt cần được kiểm soát ở mức khoảng 850–900°C để đảm bảo phản ứng diễn ra tối ưu. 　　Thông thường, người ta sử dụng lò sưởi kiểu luồng khí tuần hoàn (CFB). Nguyên lý hoạt động của loại lò này là: nhiên liệu và chất khử lưu huỳnh được đưa vào phần dưới của buồng đốt ở các bức tường bên của lò. Khí nén được đưa vào từ phía dưới lò thông qua các tấm phân phối khí; còn khí nén thứ cấp thì được đưa vào ở giữa buồng đốt. Các hạt than và không khí được trộn lẫn mạnh mẽ, tạo thành hiện tượng “đốt cháy trong trạng thái lỏng”. Ở lối ra của lò, có thiết bị phân tách khí và thiết bị đưa chất đã được phân tách trở lại vào lò để tiếp tục quá trình đốt cháy. Điều này giúp kéo dài thời gian đốt cháy và khử lưu huỳnh, từ đó đạt được mục đích đốt cháy hoàn toàn và khử lưu huỳnh triệt để. Khí thải sau khi được xử lý sẽ được đưa vào các bộ phận gia nhiệt ở phía cuối lò, tương tự như trong lò đốt than bột. 　　Quá trình khử lưu huỳnh khi đốt than trong lò lưu hóa tuần hoàn chủ yếu bao gồm phản ứng phân hủy CaCO3 và phản ứng lưu huỳnh hóa giữa CaO với SO2. Tình trạng phân hủy CaCO3 sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính hoạt động của chất khử lưu huỳnh, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả khử lưu huỳnh. Hiện nay, trong nghiên cứu về quá trình nung chảy và phân hủy đá vôi, vẫn chưa có kết luận rõ ràng về cơ chế phản ứng hóa học nào chi phối quá trình này và làm thế nào để kiểm soát nó. 4 Nguyên lý và công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải sau quá trình đốt cháy 　　4.1 Tổng quan 　　Quy trình khử lưu huỳnh trong khí thải có thể được chia thành ba loại: phương pháp ướt, phương pháp khô và phương pháp bán khô. Khử lưu huỳnh bằng phương pháp ướt là việc sử dụng chất hấp thụ dạng lỏng để làm sạch khí thải, nhằm hấp thụ lượng SO2 có trong khí thải đó ； Khử lưu huỳnh bằng phương pháp khô là quá trình loại bỏ SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ, chất thu hút hoặc chất xúc tác dạng bột hoặc hạt rắn ； Phương pháp bán khô là phương pháp khử lưu huỳnh nằm giữa phương pháp ướt và phương pháp khô. Dưới đây sẽ giới thiệu chủ yếu một số công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, cùng với những công nghệ mới được nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây. 　　4.2 Một số quy trình khử lưu huỳnh trong khí thải 　　4.2.1 Quy trình ướt sử dụng đá vôi/canxi – thạch cao 　　Quy trình sử dụng đá vôi/canxi – thạch cao là quy trình tiêu biểu trong công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải theo phương pháp ướt, và được áp dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp. Công nghệ này sử dụng đá vôi hoặc hỗn hợp vôi để hấp thụ khí SO2 trong khói thải trong bộ lọc ướt. Phản ứng chính xảy ra như sau:
Phương pháp sử dụng vôi: SO2 + CaO + H2O → CaSO3·H2O.
Phương pháp sử dụng đá vôi: SO2 + CaCO3 + H2O → CaSO3·2O + CO2. Sau khi xảy ra phản ứng, dung dịch thu được được cho tiếp xúc với không khí; điều này giúp oxy hóa CaSO3 thành CaSO4, tạo ra sản phẩm phụ là thạch cao. 　　Quy trình này có nhiều ưu điểm như nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí thấp, hoạt động ổn định, dễ vận hành, tỷ lệ sử dụng canxi cao (>90%), và hiệu suất khử lưu huỳnh cũng cao (>90%). Vì vậy, quy trình này chiếm 85% trong các thiết bị khử lưu huỳnh được sử dụng trong ngành công nghiệp hiện nay. Thạch cao phát sinh từ quy trình này có thể được tận dụng một cách hiệu quả nhằm tránh ô nhiễm lần thứ hai. Để thúc đẩy quá trình hấp thụ SO2 và sự hòa tan của đá vôi, có thể sử dụng các chất phụ gia nhằm nâng cao tỷ lệ khử lưu huỳnh, giảm lượng đá vôi cần sử dụng, đồng thời giảm tỷ lệ canxi so với lưu huỳnh. Các muối axit hữu cơ giá rẻ và dễ tìm được sử dụng làm chất phụ gia trong các thí nghiệm lưu huỳnh hóa. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng axit hữu cơ hoặc các muối natri tương ứng giúp tăng hiệu quả khử lưu huỳnh trong quy trình xử lý bằng đá vôi/caustic-sulfate. Thời gian vận hành ổn định của quy trình này cũng được kéo dài đáng kể, đồng thời khả năng hấp thụ của dung dịch cũng tăng lên. Tỷ lệ giữa chất lỏng và khí là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống tách lưu huỳnh. Thông số này có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ tách lưu huỳnh trong quá trình tách lưu huỳnh bằng phương pháp ướt sử dụng đá vôi và thạch cao, cũng như hàm lượng và nồng độ đá vôi trong dung dịch. Du Qian và cộng sự đã sử dụng thiết bị tách lưu huỳnh kiểu màng ướt để nghiên cứu mối quan hệ giữa tỷ lệ giữa chất lỏng và khí với tỷ lệ tách lưu huỳnh. Họ nhận thấy rằng ở cùng một tỷ lệ giữa chất lỏng và khí, tỷ lệ tách lưu huỳnh tăng dần theo chiều cao; tuy nhiên, tốc độ tăng của tỷ lệ tách lưu huỳnh lại giảm dần theo chiều cao ； Ở các tỷ lệ chất lỏng và khí khác nhau, tỷ lệ khử lưu huỳnh tăng lên khi tỷ lệ chất lỏng và khí tăng. 　　4.2.2 Quy trình khử lưu huỳnh trong nước biển
Quy trình khử lưu huỳnh trong nước biển là phương pháp khử lưu huỳnh từ khí thải bằng cách sử dụng nước biển tự nhiên. Nguyên lý của phương pháp này là SO2 trong khí thải được hấp thụ bởi nước biển; sau đó, SO2 bị thủy phân và oxy hóa trong dung dịch tẩy rửa. Dung dịch này sau đó được đưa vào bể khí hóa để tăng giá trị pH, nhằm ngăn chặn việc khí SO2 thoát ra ngoài. Không khí được đưa vào bể khí hóa để giúp SO32- bị oxy hóa thành SO42-. Quy trình khử lưu huỳnh từ nước biển không chỉ giúp loại bỏ lưu huỳnh mà còn đáp ứng được các tiêu chuẩn về việc xả thải. Quy trình này gây ít tác động xấu đến môi trường biển, do đó giúp các doanh nghiệp ven biển dễ dàng thực hiện việc khử lưu huỳnh từ nước biển. 　　Quy trình chính để khử lưu huỳnh trong nước biển: Nhóm nghiên cứu do Wang Qingzhang thuộc Đại học Hải dương Trung Quốc phát triển một quy trình sử dụng chất thải từ các nhà máy sản xuất kiềm – đó là bùn trắng (với thành phần chính là CaCO3 và Mg(OH)2) – cùng với tro thải từ quy trình khử lưu huỳnh bằng phương pháp bán khô trong các nhà máy điện (với thành phần chính là Ca(OH)2 và CaSO3). Những chất này được sử dụng như chất giúp tăng độ kiềm trong nước, từ đó giúp loại bỏ khí SO2 trong khí thải. Sau khi khử lưu huỳnh, nước biển sẽ được xử lý bằng cách thông khí tự nhiên hoặc qua các bể xử lý để đạt tiêu chuẩn phát thải. Quy trình này có tốc độ hấp thụ SO2 nhanh, sử dụng ít nước biển, không gây ô nhiễm thứ cấp. Nó phù hợp với các loại than có hàm lượng lưu huỳnh khác nhau. So với các quy trình khử lưu huỳnh bằng nước biển khác, quy trình này có ưu điểm vượt trội nhờ việc sử dụng chính chất thải để xử lý chất thải. 　　Huang Zonghan cũng đã vận dụng những kinh nghiệm thực tế từ quy trình khử lưu huỳnh trong khí thải của đơn vị sản xuất điện số 4 tại khu vực phía tây Thâm Quyến (công suất 300Mw), đồng thời tiếp thu các kinh nghiệm thiết kế từ nước ngoài cũng như kinh nghiệm vận hành trong nước. Nhờ đó, ông có thể cải tiến và nâng cao hiệu suất của thiết bị này, góp phần tích cực hơn nữa vào công tác bảo vệ môi trường tại các nhà máy điện. Trong đó, đề xuất các hướng cải tiến thêm cho quy trình khử lưu huỳnh trong nước biển: giảm diện tích bể thông khí khoảng 20% ； Tháp hấp thụ ngày càng được thiết kế với kích thước nhỏ hơn ； Hủy bỏ các van điều tiết đường vòng, thậm chí không thiết lập ống khói đường vòng nữa, nhằm đảm bảo rằng hệ thống khử lưu huỳnh phải hoạt động trong suốt quá trình máy móc vận hành. Hoặc có thể thay đổi vị trí các van điều tiết đường vòng một cách định kỳ, để đảm bảo tính linh hoạt và độ tin cậy của chúng. 　　Quy trình khử lưu huỳnh từ khí thải và nước biển phù hợp nhất với các nhà máy điện nằm ở vùng ven biển, nơi sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh trung bình hoặc thấp. Quy trình này khá đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp, đồng thời hiệu quả khử lưu huỳnh cũng cao. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa thể xác định được liệu lượng nước biển lớn được thải ra do quá trình khử lưu huỳnh trong nước biển có gây ra những tác động tiêu cực tiềm ẩn nào đối với môi trường biển hay không. Việc các nhà máy điện ở vùng ven biển có thể sử dụng công nghệ khử lưu huỳnh từ nước biển trên quy mô lớn hay không vẫn còn là chủ đề gây tranh cãi. 　　4.2.3 Quy trình khử lưu huỳnh bằng phương pháp sấy phun quay
Phương pháp sấy phun quay là một kỹ thuật điển hình trong các phương pháp khử lưu huỳnh từ khí thải theo phương pháp bán khô. Đây là phương pháp nằm giữa phương pháp ướt và phương pháp khô trong việc khử lưu huỳnh. So với hệ thống khử lưu huỳnh bằng phương pháp ướt, hệ thống khử lưu huỳnh bằng phương pháp bán khô không cần có hệ thống tạo bột giấy. Thay vì phun dung dịch nước chứa Ca(OH)2 như trong hệ thống khử lưu huỳnh bằng phương pháp ướt, hệ thống này sử dụng cách phun bột CaO hoặc Ca(OH)2 cùng với sương nước ； So với hệ thống khử lưu huỳnh bằng phương pháp khô, phương pháp này đã khắc phục được những nhược điểm của phương pháp phun canxi trong lò, như hiệu suất phản ứng giữa SO2 và CaO thấp, thời gian phản ứng dài; đồng thời nó cũng giúp tăng hiệu quả sử dụng chất khử lưu huỳnh. Chất thải rắn ở trạng thái khô được tạo ra từ quy trình này có kích thước nhỏ, dễ xử lý, và có triển vọng phát triển rất tốt. 　　4.2.4 Quy trình khử lưu huỳnh bằng phương pháp sinh học Nghiên cứu về việc sử dụng vi sinh vật để khử lưu huỳnh bắt đầu cùng với nghiên cứu về việc sử dụng vi sinh vật trong việc tuyển quặng. Năm 1947, Colmer và Hinkle đã phát hiện và chứng minh rằng các vi khuẩn tự dưỡng có khả năng thúc đẩy quá trình oxy hóa và phân hủy pyrit có trong than đá. Điều này được coi là khởi đầu của nghiên cứu về luyện kim bằng phương pháp sinh học. 　　Phương pháp sinh học là công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải mới được phát triển, sở hữu những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác. Phương pháp này có thể hoạt động ở nhiệt độ và áp suất bình thường, chi phí đầu tư thấp, mức tiêu thụ năng lượng ít, và không gây ô nhiễm thứ cấp. Nguyên lý khử lưu huỳnh trong khí thải bằng vi sinh vật là: SO2 có trong khí thải sẽ được hòa tan vào nước thông qua các thiết bị lọc bằng màng nước hoặc tháp hấp thụ, từ đó chuyển thành sunfat và bisunfat. Trong môi trường kỵ khí và có nguồn carbon bổ sung, vi khuẩn khử sunfat sẽ chuyển sunfat và bisunfat thành sunfua. Sau đó, dưới điều kiện hiếu khí, vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển sunfua thành lưu huỳnh nguyên chất, qua đó loại bỏ lưu huỳnh ra khỏi hệ thống. 　　Quy trình khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật có thể được chia thành phương pháp trực tiếp, phương pháp gián tiếp và phương pháp hai bước. Trong đó, phương pháp trực tiếp chỉ phù hợp để loại bỏ lưu huỳnh ở nồng độ thấp ； Quy trình khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật theo phương pháp gián tiếp có ưu điểm là tương đối tiết kiệm và thuận tiện, chi phí vận hành thấp, rất phù hợp với điều kiện kinh tế của Trung Quốc. Quy trình khử lưu huỳnh hai bước mà Cork và cộng sự nghiên cứu là phương pháp chuyển hóa sunfat/sulfide thành lưu huỳnh nguyên chất, bằng cách tận dụng quá trình hô hấp kỵ khí và khả năng tạo lưu huỳnh của vi khuẩn có khả năng quang hợp. Bước đầu tiên, trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, người ta sử dụng vi khuẩn Desulfobacter postgateii để chuyển hóa ion sunfat thành H2S ； Bước thứ hai, H2S được chuyển hóa thành lưu huỳnh nguyên chất nhờ vi khuẩn quang tự dưỡng sống trong bùn, có khả năng sống trong môi trường kỵ khí – đó là loài Cblorbium limicola. Sử dụng vi khuẩn khử nitrat (T. denitrificans) trong bình phản ứng khuấy trộn kỵ khí, tỷ lệ loại bỏ H2S có thể lên tới 97%. Những nghiên cứu từng bước về quy trình khử lưu huỳnh bằng vi sinh vật của Dasu và Lens cùng các nhà nghiên cứu khác đã góp phần thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ trong lĩnh vực này. 　　Phương pháp sử dụng vi sinh vật để khử lưu huỳnh trong khí thải có những ưu điểm sau: không cần nhiệt độ cao, áp suất cao hay chất xúc tác; có thể hoạt động ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường. Chi phí vận hành thấp, yêu cầu về thiết bị cũng đơn giản. Việc khử lưu huỳnh được thực hiện bằng các vi sinh vật tự dưỡng, nên chúng không cần nhiều chất dinh dưỡng; đồng thời không gây ô nhiễm thứ cấp. Do đó, việc khử lưu huỳnh trong khí thải bằng vi sinh vật là một công nghệ kỹ thuật sinh học có tính ứng dụng cao và công nghệ mới mẻ, mang lại triển vọng và tiềm năng lớn; vì vậy cần được chú trọng và đẩy nhanh quá trình phát triển. 　　Việc phát triển công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải bằng vi sinh vật có tiềm năng rất lớn. Wang Yanjin và cộng sự cho rằng, trong các nghiên cứu tương lai, việc chọn lọc những chủng vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng nhanh và khả năng khử lưu huỳnh tốt là điều cần được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng. Họ cũng cho rằng việc sử dụng công nghệ di truyền hiện đại để biến đổi một số loài vi khuẩn khử lưu huỳnh, nhằm tăng cường khả năng chuyển hóa của chúng, từ đó tạo ra những vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng và phát triển nhanh, hoạt tính cao, và có khả năng thích nghi tốt với nhiều mức nhiệt độ và giá trị pH khác nhau. Việc tuyển chọn và nuôi cấy những loài vi khuẩn khử lưu huỳnh có khả năng thích nghi và ổn định cao cũng là một điểm quan trọng trong các nghiên cứu trong tương lai. 　　Với sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học, công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải do vi sinh vật tạo ra chắc chắn sẽ đạt được những bước tiến lớn hơn nữa. 　　4.3 Hướng phát triển trong tương lai
Bộ lọc kiểu Venturi mà Zhang Jun Gang và cộng sự đã cải tiến có khả năng loại bỏ hiệu quả cả bụi và khí sulfur dioxide trong khí thải từ việc đốt than. Điều này giúp thực hiện việc xử lý bụi và khí sulfur dioxide một cách tích hợp, phù hợp với xu hướng phát triển trong lĩnh vực xử lý khí thải từ việc đốt than tại nước ta hiện nay. Trong đó, hiệu suất loại bỏ bụi khí thải từ việc đốt than đạt mức (90–95)%, còn hiệu suất khử lưu huỳnh trong khí thải có nồng độ SO2 dưới 1200 ppm cũng đạt khoảng 90%. Độ cản tổng thể của bộ lọc chỉ là 1078 Pa hoặc 10 mmH2O; vì vậy, hiệu suất kỹ thuật của thiết bị này rất tốt. Công nghệ tích hợp khử bụi và khử lưu huỳnh đã được phát triển thành công, góp phần thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khử lưu huỳnh cùng với công nghệ tích hợp khử lưu huỳnh và khử nitơ vốn đã được ứng dụng trước đó. 　　Tình hình và triển vọng của công nghệ khử lưu huỳnh từ than 　 So với công nghệ FGD cũng như các công nghệ khử lưu huỳnh khác ở nước ngoài, công nghệ khử lưu huỳnh do Trung Quốc phát triển hiện chỉ được áp dụng trong việc xử lý khí thải từ các lò hơi công nghiệp và lò nung công nghiệp. Hiệu quả khử lưu huỳnh của công nghệ này không cao, đồng thời mức độ tự động hóa cũng kém. Đối với việc thu hồi lưu huỳnh thì còn hoàn toàn là một khoảng trống. Điều tồi tệ hơn nữa là, đất nước chúng ta vẫn chưa có công nghệ khử lưu huỳnh trong các lò hơi dùng than cho các nhà máy điện quy mô lớn – một công nghệ đã được hoàn thiện, tiết kiệm chi phí và có thể được áp dụng rộng rãi. 　　Chúng ta không thể buông lỏng yêu cầu đối với bản thân, nhưng chúng ta càng không được bi quan. Về việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khử lưu huỳnh, **chính sách quy định rõ: 1. Khuyến khích việc nghiên cứu và phát triển những công nghệ phù hợp với điều kiện tài nguyên tại địa phương, đồng thời giúp tái chế nguồn lưu huỳnh.** ； 2. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các công nghệ có thể loại bỏ cả lưu huỳnh lẫn nitơ trong khí thải đồng thời ； 3. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các công nghệ, thiết bị nhằm xử lý, tiêu hủy các sản phẩm phụ từ quá trình tách lưu huỳnh, đồng thời tận dụng chúng thành nguồn tài nguyên. 　　Do đó, hiện tại chúng ta cần nỗ lực hấp thụ và vận dụng những công nghệ tiên tiến được nhập khẩu, đồng thời dựa trên thực trạng của ngành công nghiệp trong nước để phát triển những công nghệ xử lý khí thải hiệu quả, có bản quyền sở hữu trí tuệ riêng