大气污染控制工程2014-第9讲-硫氧化物的污染控制

大气污染控制工程,第九讲硫氧化物的污染控制,硫氧化物的污染控制,2,1、硫循环及硫排放2、燃烧前燃料脱硫3、流化床燃烧脱硫4、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化5、低浓度二氧化硫烟气脱硫,3,硫氧化物的污染控制,1、硫循环及硫排放2、燃烧前燃料脱硫3、流化床燃烧脱硫4、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化5、低浓度二氧化硫烟气脱硫,硫氧化物的污染关注热点,早期局地环境中二氧化硫的浓度升高近100年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子,4,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,5,6,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,人类使用的化石燃料都含有一定量的硫燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2,7,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,8,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,9,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,各效应对工业二氧化硫排放的累计影响,数据来源：环境污染与防治，2012，Vol34，No10.p100-104,我国SO2排放的年际变化,10,数据来源：环境科学学报，2013，Vol33，No4.p1150-1151,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,我国SO2排放的地区分布,11,数据来源：环境科学学报，2013，Vol33，No4.p1150-1151,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,12,13,2011年部分行业SO2排放量单位（吨）,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,我国SO2排放的行业分布,14,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,主要年份SO2污染程度空间分布,数据来源：环境科学学报，2013，Vol33，No4.p1150-1151,一级标准0.02二级标准0.06三级标准0.10,大气环境质量标准（SO2年均浓度，mg/m-3）,15,硫氧化物的污染控制-硫循环及硫排放,20世纪90年代末我国酸雨区域分布,16,2010年全国降水PH年均等值线图,2011年全国降水PH年均等值线图,2012年全国降水PH年均等值线图,2009年全国降水PH年均等值线图,1.煤炭的固态加工煤炭洗选物理选煤（跳汰选煤、重介质选煤、摇床选煤、风力选煤、磁选、电选等）化学选煤（浮选法（物化）、碱处理、氧化法、溶剂萃取、微波法等）微生物选煤（硫杆菌类、嗜酸微生物以及从变种的土壤细菌中筛选获得）,17,硫氧化物的污染控制-燃烧前燃料脱硫,2008年全国煤炭铁路运输量15亿吨左右，平均运距630公里，原煤与洗(选）煤相比，含矸石含量多出15%左右；相当于全国每年增加铁路运力1417.5亿吨公里，按煤炭铁路平均运价0.08元/吨公里计算，相当于增加了原煤中矸石运输费113.4亿元；按万吨列车计算，增加了2.25万列铁路运输资源。2010年我国原煤入洗率50.9%，2011年为53%，2012年为56.2%。,2.煤炭的转化煤的气化采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气移动床、流化床和气流床三种方法煤的液化通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品直接液化和间接液化,18,硫氧化物的污染控制-燃烧前燃料脱硫,1.煤炭的固态加工型煤固硫,19,2.煤炭的转化,硫氧化物的污染控制-燃烧前燃料脱硫,在煤炭气化和煤炭液化过程中，煤中大部分硫进入煤气或者转变为气相产物，主要有H2S、COS、CS2，其中H2S占总硫量的90%以上。,干法脱硫（脱硫剂）,脱硫剂（活性氧化铁）：天然红铁矿、人工氧化铁、颜料厂和硫酸厂的下脚铁泥、硫铁矿灰和炼钢转炉赤泥等,湿法脱硫（物理法、化学法）,蒽醌二碘酸钠法（S）、塔-希法（硫铵）、氨-硫化氢循环洗涤法、环丁砜法、低温甲醇,3.重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离直接脱硫（催化剂）和间接脱硫（减压蒸馏-馏出油高压加氢脱硫-与残油相混）,20,硫氧化物的污染控制-燃烧前燃料脱硫,流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类按流态：鼓泡流化床和循环流化床按运行压力：常压流化床和增压流化床,21,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,22,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO4,23,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,24,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,1.钙硫比表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达,2.煅烧温度存在最佳脱硫温度范围温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重,25,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,26,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,27,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好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4.脱硫剂的种类白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍,28,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,29,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,不同温度下的再生反应,30,硫氧化物的污染控制-流化床燃烧脱硫,冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240化学反应式反应1为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层,高浓度SO2尾气的回收和净化,31,高浓度SO2尾气的回收和净化,32,高浓度SO2尾气的回收和净化,33,低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫,燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物状态：湿法和干法,34,低浓度SO2烟气脱硫,35,低浓度SO2烟气脱硫,36,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术,37,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（续）,影响因素：pH、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,38,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（续）,39,主要烟气脱硫工艺,40,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（续）解决的问题设备腐蚀结垢和堵塞除雾器阻塞脱硫剂的利用率液固分离固体废物的处理处置,41,主要烟气脱硫工艺,2.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,42,主要烟气脱硫工艺,2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫（续）双碱流程用碱金属盐类或碱类水溶液吸收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,43,双碱流程,主要烟气脱硫工艺,44,3.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1/21/3),主要烟气脱硫工艺,45,主要烟气脱硫工艺,46,主要烟气脱硫工艺,喷雾干燥法,47,喷雾干燥法,主要烟气脱硫工艺,48,3.喷雾干燥法烟气脱硫（续）主要过程吸收剂制备吸收和干燥固体捕集固体废物处置,主要烟气脱硫工艺,49,主要烟气脱硫工艺,4.其他湿法脱硫工艺氧化镁法,50,4.其他湿法脱硫工艺（续）海水脱硫法,主要烟气脱硫工艺,51,4.其他湿法脱硫工艺（续）氨法氨水做吸收剂,主要烟气脱硫工艺,52,5.干法脱硫技术,主要烟气脱硫工艺,53,5.干法脱硫技术干法喷钙脱硫,主要烟气脱硫工艺,54,5.干法脱硫技术循环流化床烟气脱硫,主要烟气脱硫工艺,55,同时脱硫脱氮工艺,1.电子束辐射法,56,同时脱硫脱氮工艺,2.湿法同时脱硫脱氮工艺氯酸氧化法WSASNOX法湿法FGD添加金属螯合剂,57,2.干法同时脱硫脱氮工艺NOXSO法SNRB法CuO同时脱硫脱氮工艺,同时脱硫脱氮工艺,58,烟气脱硫工艺的综合比较,主要涉及因素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,59,燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价,评价指标1.技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范