第8讲气态污染物的去除技术-脱硫2008.ppt

1、本节内容,3.4 气态污染物控制技术 3.4.1 气态污染物种类与性质 3.4.2 气态污染物一般净化方法 3.4.3 SO2去除技术 3.4.4 NOX去除技术 3.4.5 VOC去除技术,3.4.1 气态污染物种类与性质,种类：SO2、NOX、HC、CO、VOC、。 酸碱性：SO2气体呈酸性，NH3气体呈碱性 溶解性：SO2、NOX水 氧化还原性： CO、碳氢化合物、VOC等呈还原性，NOX呈氧化性。 可吸附性：HC、VOC 活性炭,说明：HC 烃类； VOC（versatile organic carbon) 挥发性有机物,3.4.2气态污染物一般净化方法,1、冷凝法 2、燃烧法 3、吸

2、收法 4、吸附法 5、催化转化法,1、冷凝法,利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的性质，对气体进行冷却，使处于蒸汽状态的有害物质冷凝成液体，从废气中分离出来，达到净化的目的。 适于高浓度有害气体的去除 常作为吸收、吸附、燃烧灯净化过程的前处理,2、燃烧法,利用氧化燃烧或高温分解的原理，把有害气体转化为无害气体的方法。 直接燃烧法 催化燃烧法 适用于可燃或高温分解的物质 不能回收有用物质，但可回收热量,3吸收法,原理：利用污染物 在吸收液中的溶解性 气液平衡原理 常见污染气体的 平衡溶解度（右图）,4、吸附法,利用某些多孔性固体吸附剂来吸附去除有害气体的方法。 常用的气体吸附剂有： 活性碳

3、分子筛 活性氧化铝 吸附过程：物理吸附、化学吸附（反应） 常用作深度净化,5、催化转化法,含污染物气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质。 应用： 工业尾气和烟气去除SO2和NOx 有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化 汽车尾气的催化净化,3.4.3 SO2去除技术,1、SO2产生源 2、源头控制 3、燃烧中同步控制 4、末端治理 A、吸收法 B、催化转化法 C、吸附法,1、SO2产生源,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 人为活动是SO2大量排放的主要原因。 大部分的控制方法可用以下反应表示：,硫氧化物的污染,早期 局地

4、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,硫循环与硫排放,我国SO2排放的行业特点,控制技术,燃烧前常规脱硫技术： 煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤 煤炭气化、液化 燃烧中脱硫技术: 型煤技术 循环流化床燃烧 燃烧后脱硫技术: 烟气脱硫,2、燃烧前脱硫技术,1.煤炭洗选技术 同原煤相比，可节能10%左右，可减少二氧化硫排放量40-60%。 洗选煤方法可分为物理法、微生物法和化学法。广泛采用物理法中的重介质、跳汰和浮选技术。,重介质法是利用密度介于煤和矸石之间的液体作为分选介质进行选煤，分选介质通常采用磁铁矿粉与

5、水配制成的悬浮液。 跳汰选煤是利用被选煤在上下波动的变速脉动将相对密度不同的煤和矸石分开。 浮选是利用煤和矸石的颗粒亲水性及疏水性的差异，将其在浮选液中分开。 我国以物理选煤为主，跳汰占59%、重介质占23%、浮选占14%。,燃烧前脱硫技术,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,燃烧前脱硫技术,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 直接脱硫和间接脱硫

6、,3、燃烧中脱硫技术,1.型煤加工技术 型煤是用煤粉搀加少量固硫剂加工压制成具有一定强度和形状的煤制品 型煤有民用型煤和工业型煤两类； 型煤固硫率一般在50%左右，并可节煤和减少烟尘排放,燃烧中脱硫技术,2.流化床燃烧技术 流化床燃烧是把燃料煤和吸附剂（石灰石或白云石）加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，形成湍流混合进行燃烧。 主要特点是： (1) 燃烧温度低温范围,NOX的生成量仅为煤粉炉的1/3- 1/4,可将石灰石粉直接混入煤粒脱硫 (2) 燃料适应性强,床内97-98%为惰性物料，热容量大，可燃用劣质燃料，燃烧效率达95-99% (3) 燃烧强度大，床内传热能力强。 (4) 可用

7、较低成本在燃烧过程中实现脱硫，同时降低NOX排放。,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,流化床燃烧脱硫,4、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。 世界上目前应用最广泛的石灰石灰石脱硫技术,占烟气脱硫装机容量的80%以上。 其它烟气脱硫技术：催化转化吸收技术（适合高浓度、低尘尾气），吸附脱硫技术（低尘）。,石灰石

8、灰石湿法吸收脱硫,吸收剂:石灰石或石灰浆液。 反应原理,石灰/石灰石湿法工艺流程,吸收剂 储槽,石灰石研磨,制浆,石灰制浆,含尘 烟气,再热器,去烟囱,固液 分离,第二级 固液分离,固体废物,石灰/石灰石湿法烟气脱硫,吸收的正常工作范围: 石灰石 石灰 PH值 5.8-6.2 8 液气比,l/m3 10.4 5.6 浆液浓度,% 12-15 12 钙硫比 1.3 1.1 气速（米秒） 2.4-3 2.4-3 SO2脱除率 70-75% 90-95%,石灰/石灰石湿法烟气脱硫,影响运行的主要因素: 脱硫率;反应剂利用率 结垢和堵塞;腐蚀和磨损 脱硫渣利用 脱硫渣成分(干燥后) 石灰石脱硫 石灰脱

9、硫 CaCO3 335 CaSO3.2H2O 58 73 CaSO4.2H2O 9 11 Ca(OH)2 - 11,石灰/石灰石法烟气脱硫,结垢种类 蒸发结垢 Ca(OH)2和CaCO3沉积或结晶 CaSO3,CaSO4结晶 防止结垢措施 控制PH值(过低软垢,过高硬垢) 高液气比(降低过饱和度,冲刷) 晶种(减少设备结垢) 循环池鼓氧强制氧化(降低SO42-浓度),石灰/石灰石湿法烟气脱硫,改进的石灰/石灰石法烟气脱硫 添加剂要求:有缓冲作用,酸度在碳酸和亚硫酸间，如:己二酸 作用: 提高脱硫率:抑制液体界面上PH下降，促进吸收。 减少结垢: 己二酸钙可溶。,其它湿法烟气脱硫技术,双碱法 用

10、碱金属盐类(K,Na)或碱溶液吸收SO2 用石灰或石灰石再生吸收脱硫回流液得硫酸钙沉淀,再生液返回系统循环使用. 如:Na2CO3和石灰双碱,一般Na补充量为0.05mol/molSO2 反应： 再生： Na2CO3：,半干法烟气脱硫,喷雾干燥吸收法脱硫技术,于七十年代中期在美国开发 优点: 脱硫产物呈干态，无需除雾器及烟气再热器； 不产生微量金属元素污染的废水 设备不易腐蚀 投资费用低 缺点： 吸收剂采用石灰浆，费用较高； 吸收剂利用率低,Ca/S=1.5, 效率80% 用于高硫煤时经济性差,喷雾干燥吸收法烟气脱硫,工艺流程:,喷雾干燥吸收法烟气脱硫,化学过程: 生石灰制浆： SO2被液滴吸

11、收： 吸收剂与SO2的反应： 液滴中过饱和沉淀析出： 部分(液)被溶于液滴中的氧气所氧化：,喷雾干燥吸收法烟气脱硫,喷雾干燥法Ca/S比值一般为1.52.0, 典型脱硫渣成分: 飞灰 64-79% CaSO3.2H2O 14-24% CaSO4.2H2O 2.1-4% Ca(OH)2 1.2-5% 当固体废物中未反应的吸收剂量小于5%时，固体废物是无害的,可采用与飞灰相同的处理处置方法（见颗粒污染物去除方法）。,干法烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿法，在80年代开始应用; 吸收剂在炉膛出口喷入，避免了吸收剂的烧死失活，Ca/S在2以上时，脱硫率可达60%; 工艺系统简单，脱硫费用低； 炉内喷钙工

12、艺特别适用于老锅炉的改造。,炉内喷钙尾部增湿法流程,石灰石 主粉仓,计量仓,锅炉,活化器,ESP,炉内喷钙尾部增湿法,脱硫原理 在第一阶段, 石灰石粉用气力喷射到炉膛的上方、温度9001250的区域。 CaCO3CaO+CO2 CaO+SO2+O2CaSO4 CaO+SO3CaSO4 在第二阶段, 烟气在活化器中喷入雾化水, 进行增湿。烟气中未反应的CaO与水反应形成含湿的Ca(OH)2颗粒或浆滴, 与烟气中剩余的SO2反应。 CaO+H2OCa(OH)2 Ca(OH)2 +SO2+H2O+1/2O2 CaSO4+H2O,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

13、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,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，示范和商业化四个阶段 2.技术性能。包括脱硫效率，处理能力，技术复杂程度，占地情况，再热需要及副产品利用等，反映技术的综合性能 3.环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与排放标准比较进行评价 4.经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标,燃烧前和燃烧中技术综合评价,烟气脱硫技术技术综合评价,5. 高浓度SO2尾气的回收和净化,冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，S