大气污染控制工程8-1硫氧化物的污染控制

第8章硫氧化物的污染(wūrǎn)控制教学内容:§1硫循环及硫排放§2燃烧前脱硫§3流化床燃烧脱硫§4高浓度SO2尾气的回收(huíshōu)和净化§5低浓度SO2烟气脱硫共六十七页中国城市的大气污染(dàqìwūrǎn)的特征煤烟型大气污染(dàqìwūrǎn)共六十七页中国城市(chéngshì)的大气污染的特征煤烟型大气污染(dàqìwūrǎn)中国的动力煤资源全硫的加权平均含量为1.15%含硫量小于0.5%的超低硫煤占39.35%0.5~1.0%的低硫煤占16.46%1.0~1.5%的中低硫煤占16.68%1.5~2.0%的中硫煤占9.49%2.0~3.0%的中高硫煤占7.85%3.0~5.0%的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占7.05%共六十七页

每年（3~4）%的速度增长有55%的城市二氧化硫超过标准二氧化硫的排放会导致严重的环境问题(wèntí)：(1)酸雨(2)二氧化硫对人体健康有极大的危害。(3)SO2会给植物带来严重的危害。共六十七页城市燃用1吨煤所产生的二氧化硫和酸雨造成的经济损失达(50~70)元。在“七五”期间仅两广(LiǎngGuǎng)、四川、贵州四省因酸雨造成的直接和间接经济损失每年160亿元。共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放我国SO2排放(páifànɡ)的年际变化共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放我国SO2排放(páifànɡ)的地区分布共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放我国SO2排放的行业(hángyè)特点共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放我国北方城市(chéngshì)SO2污染现状共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放我国南方城市SO2污染(wūrǎn)现状共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放20世纪90年代末我国酸雨区域(qūyù)分布共六十七页我国政府制定的政策和法规1990年12月，国务院环委会决定采取控制措施1991年10月29日《燃煤电厂大气污染物排放标准》1995年8月29日《中华人民共和国污染防治法》修正案，首次(shǒucì)对燃煤二氧化硫控制作出规定共六十七页国家经贸委制定（1999）《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》国产化目标分为四步：至2001年，初步(chūbù)掌握火电厂湿法脱硫设计技术，湿法烟气脱硫设备国产化率达80%左右。至2003末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工艺设计的能力，湿法烟气脱硫设备国产化率达90%以上。至2005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%以上。至2010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到95%以上。共六十七页§1硫循环(xúnhuán)与硫排放共六十七页§2燃烧(ránshāo)前脱硫一、煤炭的固态加工煤炭分选依据：密度不同(bùtónɡ)可使含硫量降低40%，灰份降低70%左右。型煤固硫：添加脱硫剂微生物方法：细菌脱硫磁力脱硫等共六十七页二、煤炭(méitàn)的转化煤的气化采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，制得煤气C+H2O=CO+H2反应所需的能量由碳的燃烧提供C+O2=CO2

使用空气：低热值煤气使用氧气：中低热值煤气将中热值煤气中的CO和H2合成(héchéng)甲烷：高热值煤气CO+3H2=CH4+H2O共六十七页煤的液化液态烃燃料或液体化工原料直接液化煤粉在高温条件(tiáojiàn)下催化加氢，同时脱去硫、氮、氧等，生成液态烃类燃料共六十七页间接液化(yèhuà)法：首先将煤气化为H2、CO，然后通过催化反应将气态物质转化为液态。nCO+2nH2→CnH2n+nH2O共六十七页§2燃烧(ránshāo)前脱硫三、重油脱硫在催化剂作用下通过高压(gāoyā)加氢反应，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离直接脱硫和间接脱硫共六十七页§3流化床燃烧(ránshāo)脱硫

一、流化床燃烧技术概述气流速度(sùdù)介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床分类按流态：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共六十七页§3流化床燃烧(ránshāo)脱硫二、流化床脱硫的机理(jīlǐ)脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）炉内化学反应共六十七页§3流化床燃烧(ránshāo)脱硫共六十七页三、流化床燃烧(ránshāo)脱硫的影响因素1.钙硫比脱硫率（

）可以(kěyǐ)用Ca/S（R）近似表达共六十七页三、流化床燃烧脱硫的影响(yǐngxiǎng)因素脱硫率共六十七页2.煅烧温度温度低时，孔隙量少、孔径(kǒngjìng)小温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重共六十七页三、流化床燃烧(ránshāo)脱硫的影响因素脱硫率脱硫率共六十七页三、流化床燃烧(ránshāo)脱硫的影响因素3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构颗粒过小发生扬析孔径(kǒngjìng)大小应适当共六十七页4.脱硫剂的种类白云石优点：孔径分布和低温煅烧(duànshāo)性能好缺点：易发生爆裂扬析，用量大石灰石常压下常用共六十七页四、脱硫剂的再生(zàishēng)不同温度下的再生(zàishēng)反应共六十七页流化床燃烧(ránshāo)脱硫的优缺点优点：1．清洁燃烧，脱硫率高，NOx排放少；2．燃料适应性强；3.燃烧效率高，可达95％--99％；4．负荷(fùhè)适应性好。缺点：1.对炉膛磨损严重；2.脱硫剂的存在增加了阻力、降低了燃烧室的温度。3.脱硫产物的存在增加了后继除尘的负担。

共六十七页冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常(tōngcháng)2％～40％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§4高浓度SO2尾气的回收(huíshōu)和净化共六十七页§4高浓度SO2尾气(wěiqì)的回收和净化共六十七页§4高浓度SO2尾气的回收(huíshōu)和净化共六十七页§5低浓度SO2烟气(yānqì)脱硫一、烟气脱硫概述15%过剩(guòshèng)空气条件下，燃用含硫量1％～4％的煤，烟气中SO2浓度为0.11％～0.35％；燃用含硫量1％～4％的燃料油，烟气中SO2浓度为0.12％～0.31％共六十七页中国(zhōnɡɡuó)城市的大气污染的特征煤烟型大气污染中国的动力煤资源(zīyuán)全硫的加权平均含量为1.15%含硫量小于0.5%的超低硫煤占39.35%0.5~1.0%的低硫煤占16.46%1.0~1.5%的中低硫煤占16.68%1.5~2.0%的中硫煤占9.49%2.0~3.0%的中高硫煤占7.85%3.0~5.0%的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占7.05%共六十七页分类(fēnlèi)根据对脱硫生成物是否应用：抛弃法优点：处理成本低（美国、德国）缺点：浪费硫资二次污染占用处置场共六十七页再生法（回收法）优点：综合利用硫资源避免二次污染减少处置(chǔzhì)场地缺点：脱硫费用高投资费用高共六十七页脱硫产物状态：湿法和干法干法使用固体(gùtǐ)吸收剂或吸附剂吸附，或催化转化。优点：无废水、废酸缺点：效率低、设备庞大、操作要求高共六十七页湿法采用液体吸收(xīshōu)剂吸收(xīshōu)SO2。优点：设备较简单，操作容易，效率高，吸收剂利用率高，缺点：烟气温度较低（不利于烟囱排烟）基建投资大（约占电厂投资的11~18%）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）共六十七页

二、主要(zhǔyào)烟气脱硫工艺石灰石/石灰法洗涤烟气脱硫改进(gǎijìn)的石灰石/石灰法烟气脱硫喷雾干燥法烟气脱硫氧化镁法烟气脱硫海水烟气脱硫氨法烟气脱硫干法烟气脱硫共六十七页二、主要(zhǔyào)烟气脱硫工艺（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗涤共六十七页共六十七页（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗涤（续）共六十七页（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗涤（续）石灰石系统中，Ca2+的产生(chǎnshēng)与H+的浓度和CaCO3的存在有关。石灰系统中，Ca2+的产生仅与CaO2的存在有关。共六十七页影响(yǐngxiǎng)因素：

pH：

（1）pH值过低，SO2无法溶解；

（2）pH值过高，CaSO3的溶解度很低，使石灰石粒子表面钝化；

（3）pH值过高，溶液中Ca(OH)2含量过高，易产生Ca(OH)2沉淀，使石灰石粒子表面钝化。共六十七页其它影响因素包括(bāokuò)：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

共六十七页对吸收塔的要求：持液量大、气液相间相对速度高、气液接触面积大、内部构件少、压降小。常用(chánɡyònɡ)的吸收塔有：喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔共六十七页该工艺的特点(tèdiǎn)工艺简单经济性较好运行维护工作量小废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收是世界上应用最多的一种烟气脱硫技术。共六十七页关注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(chǔlǐ)处置共六十七页

（二）改进(gǎijìn)的石灰石/石灰湿法烟气脱硫加入(jiārù)己二酸的石灰石法目的：加速传质原理：在洗涤贮液罐中，形成己二酸钙在吸收器内，己二酸钙与H2SO3反应生成

CaSO3，同时己二酸得以再生。共六十七页添加硫酸镁目的：防止结垢，提高SO2去除率。原理：H2SO3的消耗：H2SO3与Mg2+反应(fǎnyìng)生成MgSO3H2SO3与MgSO3反应生成Mg(HSO3)2

MgSO3的再生：石灰石与Mg(HSO3)2反应生成MgSO3和

CaSO3（二）改进的石灰石/石灰(shíhuī)湿法烟气脱硫共六十七页（二）改进的石灰石/石灰(shíhuī)湿法烟气脱硫双碱流程目的(mùdì)：解决结垢问题和提高SO2的利用率原理：先用可溶性碱性溶液作为吸收剂吸收SO2，再用石灰石或石灰再生。共六十七页（三）喷雾干燥法烟气(yānqì)脱硫脱硫过程吸收剂制备SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收温度(wēndù)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固体废物处置共六十七页（三）喷雾干燥法烟气(yānqì)脱硫共六十七页主要系统（1）石灰浆制备系统（2）脱硫系统（3）除尘系统该工艺(gōngyì)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)共六十七页影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素(yīnsù)：（1）钙硫比钙硫比增加，脱硫率也增大（2）吸收塔出口烟温越接近绝热饱和温度，脱硫率越高。（3）SO2入口浓度共六十七页该工艺的主要优点设备简单(jiǎndān)操作简单无废水排放能耗低缺点对吸收剂的质量要求较高共六十七页

（四）其他(qítā)湿法脱硫工艺1.氧化镁法原理：用氧化镁浆液吸收，产生亚硫酸镁和少量硫酸镁，然后加热再生。注意事项：（1）限制亚硫酸镁氧化为硫酸镁；（2）严格控制焙烧温度，防治氧化镁烧硬或烧结(shāojié)。优点：效率高、可回收硫、避免产生固体废物共六十七页2.海水脱硫法两种工艺：（1）纯海水作为吸收剂（2）在海水中添加石灰后作为吸收剂