环境管理_气态污染物控制技术基础

二节 烟气中SO2净化技术 湿法烟气脱硫工艺使用石灰石 石灰或碳酸钠等浆液作为洗涤剂 在吸收塔内对烟气进行洗涤 从而除去烟气中的SO2湿法烟气脱硫的优点为 1 脱硫效率高 有的装置在Ca S约等于1时 脱硫效率大于90 2 吸收剂利用率高 可超过90 3 适应性强 副产品易于回收 4 设备运转率高 已达90 以上缺点 1 但是该工艺装置的基建投资大 约占电厂投资的11 18 2 运行费用高 约占电厂总运行费用的8 18 一 主要烟气脱硫工艺 一 主要烟气脱硫工艺 一 石灰石 石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术 20世纪30年代由英国皇家化学工业公司提出 原理 烟气用含有亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石 石灰浆液洗涤 SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐 新鲜浆液中石灰石 石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路 浆液中的固体 包括燃煤飞灰 连续地从浆液中分离出来并排往沉淀池 从除尘器出来的烟气在吸收塔内经过洗涤 脱去SO2 反应机理 石灰法 SO2 CaO 2H2O CaSO3 2H2O石灰石法 SO2 CaCO3 H2O CaSO3 2H2O CO2 一 石灰石 石灰法洗涤 影响因素 pH 美国国家环保局的实验表明 石灰石系统的最佳操作pH为5 8 6 2 石灰系统约为8 其它因素 液气比 钙硫比 气流速度 浆液的固体含量 SO2浓度 吸收塔结构上述因素的典型值见下表 表8 5石灰石 石灰法烟气脱硫的典型操作条件 石灰石灰石烟气中的SO2体积分数 10 640004000浆液中的固体含量 10 1510 15浆液PH7 55 6钙 硫比1 05 1 11 1 1 3液 气比4 7 8 8气流速度 ms 13 03 0 一 石灰石 石灰法洗涤 续 烟气脱硫工艺 一 石灰石 石灰法洗涤 续 解决的问题设备腐蚀 吸收塔材料采用合金材料C 276 结垢和堵塞 减少亚硫酸盐的氧化 除雾器阻塞 用高速喷嘴每小时数次喷清水进行冲洗 脱硫剂的利用率 增加在循环池内停留时间 液固分离固体废物的处理处置 二 改进的石灰石 石灰湿法烟气脱硫 加入己二酸的石灰石法己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低 加速液相传质己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力降低钙硫比添加硫酸镁SO2以可溶性盐的形式吸收 解决结垢问题 二 改进的石灰石 石灰湿法烟气脱硫 双碱流程用碱金属或碱类水溶液吸收SO2 后用石灰或石灰石再生解决结垢问题和提高SO2的利用率 三 喷雾干燥法烟气脱硫 一种湿 干法脱硫工艺 市场份额仅次于湿钙法脱硫过程SO2被雾化的Ca OH 2浆液或Na2CO3溶液吸收温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物干废物由袋式或电除尘器捕集设备和操作简单 废物量小 能耗低 湿法的1 2 1 3 三 喷雾干燥法烟气脱硫 主要系统 1 石灰浆制备系统将生石灰制成粒度为50mm 具有较高活性的石灰乳浆 2 脱硫系统石灰乳浆在吸收塔内被雾化成 100mm的雾粒 与烟气接触混合 完成烟气脱硫的化学反应该工艺化学物理原理为 CaO H2O Ca OH 2SO2 H2O H2SO3Ca OH 2 H2SO3 CaSO3 H2OCaSO3 液 1 2O2 CaSO4 液 CaSO3 液 CaSO3 固 CaSO4 液 CaSO4 固 该工艺的主要优点投资和占地面积相对较小无废水排放技术较为成熟缺点对吸收剂的质量要求较高脱硫副产品大部分是CaSO3 难于进行综合利用 吸收塔的温度要求足够地低 以满足脱硫化学反应的要求 要求保证高于露点 以防止设备和烟道的腐蚀 在钙硫比不变的情况下 通过水量的变化来控制吸收塔的出口温度 影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素 1 钙硫比随着钙硫比的增加 脱硫率也增大 但其增大的幅度由大到小 最后趋于平稳 2 吸收塔出口烟温温度越低 脱硫率越高 SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分 3 灰渣再利用提高钙的利用率 改善传热传质条件 改善吸收塔塔壁结垢的趋势 四 其他湿法脱硫工艺 1 氧化镁法 四 其他湿法脱硫工艺 2 海水脱硫法基本原理 自然界海水呈碱性 pH值8 0 8 3 SO2为海水吸收后 生成可溶性硫酸盐 恢复硫自然循环 四 其他湿法脱硫工艺 3 氨法脱硫就是以氨水作为SO2的吸收剂 所产生的副产品为亚硫酸氨氨水做吸收剂 图氨法烟气脱硫工艺流程 五 干法脱硫技术 干法烟气脱硫所得到得脱硫产物是干态形式特点 投资较湿法低无需装设除雾器及烟气再热器适合于含硫量中等 有高品位石灰石来源的电厂应用 五 干法脱硫技术 五 干法脱硫技术 1 干法喷钙脱硫 首先 作为固硫剂的石灰石粉料喷入锅炉炉膛 CaCO3受热分解成CaO和CO2 热解后生成的CaO随烟气流动 与其中SO2反应 脱除一部分SO2然后 生成的CaSO4与未反应的CaO以及飞灰一起 随烟气进入锅炉后部的活化反应器 在活化器中 通过喷水雾增湿 一部分尚未反应的CaO转变成具有较高反应活性的Ca OH 2继续与烟气中的SO2反应 从而完成脱硫的全过程 五 干法脱硫技术 2 循环流化床烟气脱硫 4烟气脱硝技术 一 选择性催化还原法 SCR 催化剂 贵金属 碱性金属氧化物还原反应潜在氧化反应 4烟气脱硝技术 一 选择性催化还原法 SCR 4烟气脱硝技术 一 选择性催化还原法 SCR 铂 钯等贵金属催化剂的最佳操作温度为175 290 金属氧化物催化剂 例如以二氧化钛为载体的五氧化二钒催化剂 在260 450 下操作效果最好 沸石催化剂 通常可在更高温度下操作 二 选择性非催化还原法 SNCR 尿素或氨基化合物作为还原剂 较高反应温度930 1090 化学反应同样 需要控制温度避免潜在氧化反应发生 4烟气脱硝技术 二 选择性非催化还原法 SNCR 二 选择性非催化还原法 SNCR 4烟气脱硝技术 三 吸收法净化烟气中NOx当用碱溶液 如NaOH或Mg OH 2吸收NOx时 欲完全去除NOx 必须首先将一半以上的NO转化为NO2