大气污染控制工程第八章,第一、二节 硫循环和硫排放.ppt

1、第八章 硫氧化物的污染控制,主要内容,燃烧后脱硫烟气脱硫,学习重点,1.了解中国和世界的硫排放现状 2.掌握各种脱硫技术的原理、过程、特点 3.掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 4.初步学会选择二氧化硫控制工艺,第一节 硫循环与硫排放,图1 硫循环及硫排放示意图,1.1硫循环与硫排放,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,人为活动是造成SO2大量排放的主要原因 大部分SO2的控制方法都可以用以下反应表示,1.2硫循环和硫排放小结,1.3 我国和其它国家的硫排放情况,我国SO2排放的年际变化,我国SO2排放的行业特点,1.4 控制二氧化硫排

2、放的重点：,燃烧前脱硫,燃烧中脱硫,燃烧后脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization),SO2的控制技术：,采用低硫燃料和清洁能源替代,2.1煤中硫的形态,第二节 燃烧前燃料脱硫,2.2 燃烧前燃料脱硫的方法分类,物理法,化学法,微生物法,跳汰选煤,重介质选煤,浮选选煤,高梯度强磁场分离煤脱硫技术,微波辐射法,碱法脱硫,气体脱硫,氧化脱硫,细菌浸出法,表面改性法,去除灰分和黄铁矿硫,2.3 物理方法,a.跳汰选煤,原理,使各种密度、粒度及形状的物料在不断变化的流体作用下使物料床层与水之间发生相对的脉动，从而实现轻重物料的分层与分离。,a.跳汰选煤,a.跳汰选煤,下沉,上浮,

3、悬浮,b.重介质选煤,重介质选煤技术是基于阿基米德原理，严格按照密度分选的方法，因此分选介质密度在煤与矸石之间。,图2 重介质漩流器,b.重介质选煤,c. 浮选法,浮选法是利用矿物的表面润湿性差别对煤进行分选的选煤方法。,包括两个过程：,水中的矿粒粘附到气泡上,上浮到煤浆液面并被收入泡沫产品的过程,浮选脱硫：,多段浮选,抑制黄铁矿浮选,在抑制煤的同时浮选黄铁矿,图 3 浮选过程自动调节流程图,d. 高梯度强磁分离煤脱硫技术,磁分离技术：即利用外加磁场的作用使具备磁性的物质得到分离的技术。,湿法,干法,把煤粉碎，在水、油或醇等液体中，制成含煤重量大约25%的煤浆，然后通入高梯度磁分离器进行分离。

4、,干法是把煤粉碎后用空气或氮气作载流体通过高梯度磁分离器。,图4 高梯度强磁分离脱硫工艺流程图,1-精煤产品； 2-超导磁体； 3-磁分离室 ；4-低温超导磁体系统 5-反冲系统； 6-调浆桶；7-单螺杆泵； 8-磁性产品,回流,d. 高梯度强磁分离煤脱硫技术,表2高梯度磁分离对煤湿法脱硫除灰的结果,e. 微波辐射法脱硫,煤微波脱硫的原理是将煤和浸提剂组成的试样在微波电磁场作用下产生极化效应，从而削弱煤中硫原子和其他原子之间的化学亲和力，促进煤中硫与浸提剂发生化学反应生成可溶性硫化物，通过洗涤从煤中除去。,小结,煤的物理脱硫方法只能从煤中分离出物理性质不同的物体，不能分离以化学状态存在于煤中的

5、硫，所以燃煤脱硫工艺及其效率取决于硫在煤中的形式。,同时常规的物理选煤是十分成熟的工艺也是减少SO2排放的经济实用途径。,2.4 化学方法,a.碱法脱硫,b.气体脱硫,c.氧化脱硫,a.碱法脱硫,热碱浸出法是采用Ca(OH)2和NaOH的混合溶液作为浸出液，混合液组成为NaOH(410%)、Ca(OH)2(约2%)，操作条件是：反应温度225275，压力2.4117.2MPa。,特点：,该法具有一定的腐蚀性，但是在合适的条件下可以脱去全部的黄铁矿硫和70的有机硫。,b. 气体脱硫,在高温条件下，煤中的黄铁矿和有机硫能与某些气体反应，生成挥发性含硫产物而脱硫。,在350550时用水蒸汽和空气可脱

6、除30的黄铁矿硫；,600时，H2可使FeS2全部转化为H2S和Fe；,900时用N2或H2处理可脱除80的硫,c.氧化脱硫,氧化脱硫法是利用氧化剂从煤中脱硫，特别是脱黄铁矿硫的方法。氧化脱硫所采用的氧化剂如稀HNO3、氯在水悬浮液中和3%H2O2溶液处理煤。,该方法已经工业化，可脱除黄铁矿硫(9095%)，燃烧值损失不大，,小结,煤的化学脱硫方法一般采用强酸、强碱和强氧化剂，在一定温度和压力下通过化学氧化、还原提取、热解等步骤来脱除煤中的黄铁矿，化学方法特别适用于在物理分选排除了大部分矿物质后的最后一道工序。,化学分选需要高活性的化学试剂，工艺过程大多是在高温高压下进行，对煤质影响较大，而且

7、多数化学分选工艺在成本方面缺乏足够的吸引力，因而在一定程度上限值了燃煤化学脱硫方法的适用。,2.5其它脱硫方法,a.煤的生物脱硫,图5 黄铁矿（FeS2）氧化溶解机理,煤的生物脱硫原理是：利用某些嗜酸耐热菌在生长过程中消化吸收Fe3+、S0等的作用，从而促进黄铁矿硫的氧化分解与脱除，硫的脱除率可达90%以上。总反应可以用下式描述：,图6 超临界水氧化示意图,b.煤的超临界醇萃取脱硫,特点：,同时脱除煤中的有机硫与无机硫；,在不破坏原固体燃料燃烧性质的前提下，生产出洁净的固体燃料。,b.煤的超临界醇萃取脱硫,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

8、煤气 移动床、流化床和气流床三种方法,C.煤炭的转化,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,(1)热分解反应,(2) 固硫剂合成反应,型煤固硫原理,将煤粉与脱硫剂混合，加上粘结剂和催化剂，然后压制成型，燃烧时产生的SO2气体遇到脱硫剂中的CaO就会发生固硫反应。,d.型煤固硫,(3)中间产物歧化反应：,(4)固硫产物的高温分解：,d.型煤固硫,型煤固硫的影响因素,(2)固硫剂粒径的影响,(1)原煤含硫量的影响,(3)添加剂的影响,(4)其他影响因素,d.型煤固硫,型煤固硫剂分类,表 1 工业固硫型煤常用固硫剂,石灰石粉、大理石粉、电石渣等都是制造工业固硫型煤较好的固硫剂。,工业固硫型煤的特点,反应活性高,燃烧性能比原煤要好,型煤固灰及固硫能力比原煤好,表2 型煤与原煤燃烧性能的比较,固硫剂选择的原则,(1) 来源广泛，价廉,(2) 碱性较强,(3) 热化学稳定性好,(4) 固硫剂与SO2反应生成硫酸盐的热稳定性好,(5) 不产生臭味和刺激性有毒的二次污染物,2