煤在燃烧时会放出大量的热量,但在放热的同时也会放出空气污染物SO2,为了减少污染物的排放,也就是SO2的排放量,必须对煤中的硫进行处理,因此产生了固硫剂,固硫剂一般是指脱除物料中游离硫或者硫化合物的物质。主要用在脱除硫的氧化物中(SO2和SO3),大多数碱性化合物都可做脱硫剂。一般要求固硫剂价格便宜且原料来源广。具有固硫能力的生石灰、矿石(如白云石、石灰石)、矿渣和工业废渣及海盐等这些成分都是固硫剂的原料。在所有固硫剂中,应用较广泛的有钙基固硫剂和钠基固硫剂。 钙基固硫剂主要由碳酸钙、氧化钙及氢氧化钙,其固硫基于下列反应:CaO+SO2+1/2O2=CaSO4,反应条件为400-800℃,生成的硫酸钙可随炉渣一起排出。当燃烧温度超过900℃时,生成的硫酸钙又会分解为氧化钙和二氧化硫,固硫效率大大降低。一般煤料燃烧温度都会查过900℃,因此在钙系固硫剂中加入少量特殊添加剂来改善,从而实现高温高效固硫。碳酸钙和氢氧化钙固硫时,随着炉温增高,碳酸钙会分解为氧化钙及二氧化碳,氢氧化钙会分解为氧化钙及水,固硫机理同氧化钙。
经分析,钠基固硫剂主要有碳酸钠、氢氧化钠及碳酸氢钠,其固硫基于以下反应:NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2.由于氢氧化钠和碳酸钠成本比较高,且腐蚀性较强,因此钠基固硫剂很少使用。但在钠法的基础上, 在后期加入石灰石生产石膏可以节省部分的氢氧化钠及碳酸钠。海水中过量的碳酸盐(钠、钙)、电石渣中的碳酸钙、工业废水、锅炉废水中的碱性物质,都是可以与酸性的二氧化硫反应而起到脱硫作用。