大气污染控制工程：第08章 硫氧化物的污染控制.ppt

第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制v1.1.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v2.2.燃烧前脱硫技术燃烧前脱硫技术v3.3.燃烧中脱硫技术燃烧中脱硫技术v4.4.燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫技术 ( (重点重点) )高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放一一.硫循环图硫循环图v燃料燃烧时，其中的硫大部分转化燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为为SO2第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放大规模实现SO2的捕集在工程上仍十分复杂硫循环图启示：硫循环图启示：第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放1我国1985-2013年二氧化硫排放量二二.硫排放量硫排放量第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放2.美国人为活动的二氧化硫排放量控制控制SOSO2 2排放的排放的重点：重点：控制与控制与能源活能源活动有关动有关的排放的排放3.我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放电力行业是电力行业是SO2排放大户排放大户第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放第二节 燃烧前脱硫v一一.煤炭的固态加工煤炭的固态加工1.煤炭洗选n物理选煤（物理选煤（重力分选法））n物理化学选煤（物理化学选煤（浮选法））n微生物选煤（微生物选煤（利用微生物代谢产物从煤中溶浸硫））——除去煤中的矿物质有机硫含量大或煤中黄铁矿分布很细的情况下，重力分选不能达到要求2.型煤固硫型煤：是将一定的粒度的不同粉煤，按照不同燃烧要求，进行混配、加工成型，通常也称固硫型煤。

固硫技术：加入固硫剂，使型煤在燃烧过程中产生的硫氧化物立即转化为固态的含硫化合物，固定在炉渣及煤灰中，由此减少二氧化硫等废气排放v二二.煤炭的转化煤炭的转化Ø煤的气化n气化剂：空气、氧气、气化剂：空气、氧气、CO2和水蒸气和水蒸气n气化产物：不同组分不同热值的煤气气化产物：不同组分不同热值的煤气(合成气合成气CO+H2+CH4)n煤气中的硫主要以煤气中的硫主要以H2S形式存在形式存在第二节 燃烧前脱硫——把煤炭转化为清洁的二次燃料先用湿法洗涤脱除大部分H2S，再用吸附法和催化转化法除去其余部分n方法：移动床、流化床和气流床三种方法u煤的液化n液化产物：液态烃燃料或化工原料等液体产品液化产物：液态烃燃料或化工原料等液体产品n液化后：煤炭中的硫等元素以及矿物质脱除，成为洁液化后：煤炭中的硫等元素以及矿物质脱除，成为洁净燃料净燃料n方法：直接液化和间接液化直接液化：对煤进行高温高压加氢直接得到液体产品；间接液化：先把煤气化为合成气（CO+H2），然后再在催化剂作用下合成液体燃料和其他化工产品第二节 燃烧前脱硫第二节 燃烧前脱硫v三三.重油脱硫重油脱硫Ø在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，以氢置换出碳，同时氢与硫作用形成H2S从重油中分离：H2S可以用吸收法除去。

重油重油催化剂催化剂高压加氢高压加氢C-S键键H2S第三节 流化床（燃烧中）脱硫一一. .流化床燃烧技术概述流化床燃烧技术概述1.特点：Ø煤粒与气流进行强烈混合，强化热量和质量交换Ø燃料颗粒上下翻滚，延长停留时间煤粒保持流化状态2.优点：3.流化床脱硫的化学过程：脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）炉内化学反应:CaSO4的摩尔体积大于CaCO3导致孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO4第三节 燃烧中脱硫二二. .流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素v1.钙硫比钙硫比Ø表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数Ø脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达第三节 燃烧中脱硫在一定条件下在一定条件下Ca/S是调节是调节SO2脱除效率的唯一因素脱除效率的唯一因素第三节 流化床（燃烧中）脱硫脱硫率％v 2.煅烧温度煅烧温度Ø 存在最佳脱硫温度范围Ø 温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面Ø 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重第三节 流化床（燃烧中）脱硫脱硫率％脱硫率％v3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构Ø颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好Ø颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，又保证孔道不易堵塞第三节第三节 流化床（燃烧中）脱硫流化床（燃烧中）脱硫第三节第三节 流化床（燃烧中）脱硫流化床（燃烧中）脱硫4.脱硫剂的种类Ø白云石和石灰石Ø白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量比石灰石将近大两倍Ø常压运行时倾向于采用石灰石。

三三. .脱硫剂的再生脱硫剂的再生v不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应第三节 流化床（燃烧中）脱硫Ø冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常 2％～40％Ø浓度很高，对尾气进行回收处理是经济的Ø化学反应式Ø反应1为放热反应，温度高时转化率降低Ø工业上一般采用多层催化床段间冷却法第四节第四节 高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化1molCu产生2molSO2，2molH2SO4第四节第四节 高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化平衡线（不同温度下平衡时对应的转化率）温度升高转化率降低分层冷却法原理：第四节第四节 高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化应用工艺流程高浓度SO2尾气处理方法：用于生产硫酸结论：结论：用于冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业用于冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业v燃烧设施直接排放的燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为浓度通常为10-4～～10-3数量级数量级v由于由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵v分类分类Ø脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法Ø脱硫产物状态：湿法和干法第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫尾气中SO2浓度低时，利用其生产硫酸并不经济工厂投资和运行费都只与所处理的气体流量有关，几乎与气体浓度无关湿法抛弃系统、湿法回收系统、干法抛弃系统、干法回收系统湿法抛弃系统、湿法回收系统、干法抛弃系统、干法回收系统广泛适用的是:湿法石灰石脱硫工艺第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫烟气除尘、脱硫工艺流程烟气除尘、脱硫工艺流程第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫v1.石灰石/石灰法洗涤工工 艺艺 流流 程程目前应用目前应用最广泛最广泛烟气系统石灰浆液（吸收剂）制备系统吸收系统产物处理系统第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫喷淋塔立体图反反 应应 机机 理理第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫最关键的反应是钙离子的生成。

石灰石系统在运行时其pH值比石灰系统低特点：特点：主要优点：Ø脱硫效率高，可达到90－98％Ø吸收剂利用率高，95％Ø技术成熟，运行稳定Ø吸收剂资源广泛，价廉Ø副产品石膏，可用于水泥生产，建筑材料主要缺点：Ø占地面积大Ø造价高，一次投资大Ø运行问题多Ø液气比大，副产物处理问题第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫　石灰石灰石烟气中SO2的体积分数10－640004000浆液的固体含量％10～1510～15浆液pH7.55.6钙硫比 L/m31.05～1.11.1 ～ 1.3液气比4.7>8.8气流速度m/s33石灰石/石灰法烟气脱硫的典型操作条件第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫影响因素影响因素pH钙硫比液气比气流速度浆液的固体含量SO2浓度吸收塔结构n设备腐蚀 燃烧尾气中含有酸性气体吸收塔采用抗腐蚀材料n结垢和堵塞 主要原因是CaSO3、CaSO4从溶液中结晶析出（ SO32-、SO42- 局部过饱和） 措施：吸收塔中保持亚硫酸盐的氧化率在20％以下 亚硫酸盐的氧化在循环池中完成n除雾器阻塞问题：较小的液滴被气流夹带进入烟道，造成烟道腐蚀堵塞措施：除雾器保持清洁第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫需解决的问题和相应的措施需解决的问题和相应的措施n脱硫剂的利用率n固体废物的处理处置问题：脱硫产物会沉积到脱硫剂颗粒表面，造成脱硫剂来不及溶解就随产物排出。

措施：控制脱硫液在循环池中的停留时间（5－10min）n液固分离问题：固体产物半水亚硫酸钙难以分离，要保证固体产物为二水硫酸钙措施：在循环池中鼓氧气将亚硫酸盐氧化为硫酸盐第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫影响工艺的推广应用第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫Ø效率高，可回收硫，避免产生固体废物；Ø在镁矿资源丰富的地区是一种有竞争性的技术1）氧化镁法SO2吸收2.其他湿法脱硫工艺其他湿法脱硫工艺吸收剂再生浓度10％，初步净化制硫酸脱硫过程:特点:（（2）海水脱硫）海水脱硫法法 特点:①没有脱硫成本;②设备较简单；③无后续脱硫产物处理；④只用于低硫煤（<1%）电厂的脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫曝气池使海水中亚硫酸盐转化为无害的硫酸盐；释放出CO2使海水的 pH升高到6.5以上海水脱硫是否会造成对海洋环境的二次污染？第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫曝气中国第一座海水脱硫工程——深圳西部妈湾电厂第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫（3）氨法n氨水做吸收剂特点:①氨的碱性强于钙基吸收剂;②反应速度快,完全,吸收剂利用率高,可以达到很高的脱硫效率；③系统简单、设备体积小、能耗低；④脱硫副产品硫酸铵，常用化肥⑤氨的价格比石灰石等吸收剂高很多，影响其推广。

第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫v3.喷雾干燥法烟气脱硫喷雾干燥法烟气脱硫Ø湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿法Ø脱硫过程nSO2被被雾化雾化的的Ca(OH)2浆液或浆液或Na2CO3溶液溶液吸收吸收n温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物n干废物由袋式或电干废物由袋式或电除尘器除尘器捕集捕集第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫Ø特点： 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2~1/3)第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫主要过程：Ø吸收剂制备 （石灰）Ø吸收和干燥Ø固体捕集Ø固体废物处置工艺流程：v4.干法脱硫技术干法脱硫技术——干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫石灰石作为固硫剂CaSO4CaO增湿活化首先:（1）工艺流程：（1）脱硫机理：脱硫率达到20％（4）特点:然后,活化反应器中：反应活性较高第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫（3）脱硫性能的影响因素ü炉膛喷射石灰石的位置:在锅炉炉膛上方温度为950－1150℃的区域内喷入。

ü石灰石的粒度：纯度大于90％，80％以上的粒度小于40μmü活化器内的喷水量：决定了反应温度和湿度Ø占地面积小Ø产物干态，易于处理Ø适合老厂脱硫改造Ø设备简单，Ø脱硫费用小活化器的脱硫率可达到60％v4.干法脱硫技术干法脱硫技术——循环流化床烟气脱硫循环流化床烟气脱硫Ø脱硫剂停留时间长；Ø对锅炉负荷变化的 适应性强；Ø较小规模锅炉应用第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫烟气脱硫工艺的综合比较烟气脱硫工艺的综合比较v主要涉及因素主要涉及因素•对锅炉原有系统的影响•对机组运行方式适应性的影响•占地面积•流程的复杂程度•动力消耗•工艺成熟度•脱硫效率•钙硫比•脱硫剂利用率•脱硫剂的来源•脱硫副产品的处理处置第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫　湿法干（半干法）脱硫效率95％以上60－85％钙硫比1.0－1.22－2.5（1.5－1.6）脱硫剂利用率90％以上30％以下（50％左右）脱硫剂的来源都采用钙基　脱硫副产品的处理石膏CaSO4和CaSO3的混合物对锅炉原有系统的影响基本没有有占地面积最大最小（次之）流程的复杂程度最复杂简单（中等复杂）动力消耗大较小第五节第五节 低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫1、燃烧前脱硫有哪些方法？2、燃烧中脱硫通常采用什么方法？3、高浓度SO2采用什么方法进行回收利用？其原理如何？4、石灰石/石灰烟气脱硫原理和工艺流程如何？5、喷雾干燥法烟气脱硫的过程？6、LIFAC干法脱硫的原理？思考题思考题本章小结本章小结石灰石灰/石灰石烟气脱硫技术石灰石烟气脱硫技术（掌握）（掌握）v干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫（掌握）（掌握）uu 硫循环及硫排放硫循环及硫排放（了解）（了解）uu 燃烧前和燃烧中脱硫燃烧前和燃烧中脱硫（了解）（了解）uu高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化uu低浓度低浓度SOSO2 2烟气脱硫烟气脱硫 其他各种湿法、干法脱硫技术的特点各种湿法、干法脱硫技术的特点（了解）（了解）多层催化床段间冷却法（掌握）（掌握）。