大氣污染控制工程8-1硫氧化物污染控制

1、v教學內(nèi)容教學內(nèi)容:v1硫循環(huán)及硫排放硫循環(huán)及硫排放v2燃燒前脫硫燃燒前脫硫v3流化床燃燒脫硫流化床燃燒脫硫v5低濃度低濃度SO2煙氣脫硫煙氣脫硫v煤煙型大氣污染煤煙型大氣污染v煤煙型大氣污染煤煙型大氣污染v中國的動力煤資源全硫的加權(quán)平均含量為中國的動力煤資源全硫的加權(quán)平均含量為1.15%v含硫量小于含硫量小于0.5%的超低硫煤的超低硫煤 占占39.35%v0.51.0% 的低硫煤的低硫煤 占占16.46% v1.01.5%的中低硫煤的中低硫煤 占占16.68%v1.52.0% 的中硫煤的中硫煤 占占9.49%v2.03.0% 的中高硫煤的中高硫煤 占占7.85%v3.05.0% 的高硫煤和大

2、于的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占的特高硫煤占7.05%v 每年（每年（34）%的速度增長的速度增長v 有有55%的城市二氧化硫超過標準的城市二氧化硫超過標準v二氧化硫的排放會導致嚴重的環(huán)境問題：二氧化硫的排放會導致嚴重的環(huán)境問題：v(1) 酸雨酸雨v(2) 二氧化硫?qū)θ梭w健康有極大的危害。二氧化硫?qū)θ梭w健康有極大的危害。v(3) SO2 會給植物帶來嚴重的危害。會給植物帶來嚴重的危害。v城市燃用城市燃用1 噸煤所產(chǎn)生的二氧化硫和酸雨造成的經(jīng)濟噸煤所產(chǎn)生的二氧化硫和酸雨造成的經(jīng)濟損失達損失達(5070) 元。元。v在在“七五七五”期間僅兩廣、四川、貴州四省因酸雨造成期間僅兩廣、四川、貴州四省

3、因酸雨造成的直接和間接經(jīng)濟損失每年的直接和間接經(jīng)濟損失每年160億元。億元。v我國我國SO2排放的年際變化排放的年際變化v我國我國SO2排放的地區(qū)分布排放的地區(qū)分布v我國我國SO2排放的行業(yè)特點排放的行業(yè)特點v我國北方城市我國北方城市SO2污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀 g/m3050100150200250WulumuqiLanzhouYinchuanXianZhengzhouTaiyuanHuhoutJinanShiJZBeijingTianjingShenyangChangchunHarbinWHO Standardv我國南方城市我國南方城市SO2污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀050100150200250Chen

4、gduKunmingChongqingGuiyangNanningChangshaWuhanGuangzhouNanchangHefeiNanjingFuzhouHangzhouShanghaiWHO Standard g/m3v20世紀90年代末我國酸雨區(qū)域分布v我國政府制定的政策和法規(guī)我國政府制定的政策和法規(guī)v1990年年12月，國務(wù)院環(huán)委會決定采取控制措施月，國務(wù)院環(huán)委會決定采取控制措施v1991年年10月月29日日燃煤電廠大氣污染物排放標準燃煤電廠大氣污染物排放標準v1995年年8月月29日日中華人民共和國污染防治法中華人民共和國污染防治法修正案，修正案，首次對燃煤二氧化硫控制作出規(guī)定

5、首次對燃煤二氧化硫控制作出規(guī)定v國家經(jīng)貿(mào)委制定國家經(jīng)貿(mào)委制定（1999） 火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備國產(chǎn)化規(guī)劃要點與設(shè)備國產(chǎn)化規(guī)劃要點v國產(chǎn)化目標分為四步：國產(chǎn)化目標分為四步：n至至2001年，初步掌握火電廠年，初步掌握火電廠濕濕法脫硫設(shè)計技術(shù)法脫硫設(shè)計技術(shù)，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達80%左右。左右。n至至2003末，具備獨立完成火電廠濕法煙氣脫硫工末，具備獨立完成火電廠濕法煙氣脫硫工藝設(shè)計的能力，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達藝設(shè)計的能力，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達90%以上。以上。n至至2005年末，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達年末，濕法煙氣脫

6、硫設(shè)備國產(chǎn)化率達95%以上。以上。n至至2010年，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達年，濕法煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達100%。掌握其它若干種煙氣脫硫工藝的設(shè)計，設(shè)備國產(chǎn)化掌握其它若干種煙氣脫硫工藝的設(shè)計，設(shè)備國產(chǎn)化率達到率達到95%以上。以上。v一、煤炭的固態(tài)加工一、煤炭的固態(tài)加工v煤炭分選煤炭分選v依據(jù)：密度不同依據(jù)：密度不同v可使含硫量降低可使含硫量降低40%，灰份降低，灰份降低70%左右。左右。v型煤固硫：型煤固硫：添加脫硫劑添加脫硫劑v微生物方法：微生物方法：細菌脫硫細菌脫硫v磁力脫硫磁力脫硫等等v煤的氣化煤的氣化n采用空氣、氧氣、采用空氣、氧氣、CO2和水蒸氣作為氣化劑，制得煤氣和水蒸氣作為

7、氣化劑，制得煤氣nC+H2O=CO+H2n反應(yīng)所需的能量由碳的燃燒提供反應(yīng)所需的能量由碳的燃燒提供nC+O2=CO2 n使用空氣使用空氣 ：低熱值煤氣：低熱值煤氣n使用氧氣使用氧氣 ：中低熱值煤氣：中低熱值煤氣n將中熱值煤氣中的將中熱值煤氣中的CO和和H2合成甲烷合成甲烷 ：高熱值煤氣：高熱值煤氣nCO+3H2=CH4+H2O 煤的液化n液態(tài)烴燃料或液體化工原料液態(tài)烴燃料或液體化工原料n直接液化直接液化n煤粉在高溫條件下催化加氫，同時脫去硫、氮、煤粉在高溫條件下催化加氫，同時脫去硫、氮、氧等，生成液態(tài)烴類燃料氧等，生成液態(tài)烴類燃料v間接液化法：間接液化法：v首先將煤氣化為首先將煤氣化為H2、C

8、O，然后通過催化反應(yīng)將氣態(tài)物，然后通過催化反應(yīng)將氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。vnCO+2nH2CnH2n+nH2Ov三、重油脫硫三、重油脫硫在催化劑作用下通過高壓加氫反應(yīng)，使氫與硫作用形成H2S從重油中分離直接脫硫和間接脫硫 一一、流化床燃燒技術(shù)概述流化床燃燒技術(shù)概述氣流速度介于氣流速度介于臨界速度臨界速度和和輸送速度輸送速度之間，煤粒保持流化狀態(tài)之間，煤粒保持流化狀態(tài)流化床分類流化床分類 按流態(tài)：鼓泡流化床和循環(huán)流化床按流態(tài)：鼓泡流化床和循環(huán)流化床按運行壓力：常壓流化床和增壓流化床按運行壓力：常壓流化床和增壓流化床v二二、流化床脫硫的機理流化床脫硫的機理脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白

9、云石（CaCO3MgCO3）爐內(nèi)化學反應(yīng)32224CaCOCaOCO1CaOSOOCaSO2 v1.鈣硫比鈣硫比脫硫率（）可以用Ca/S（R）近似表達1 exp()mR m綜合影響參數(shù)脫硫率脫硫率v 2.煅燒溫度煅燒溫度 溫度低時，孔隙量少、孔徑小 溫度過高，CaCO3的燒結(jié)作用變得嚴重脫硫率脫硫率脫硫率脫硫率v3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)顆粒過小發(fā)生揚析孔徑大小應(yīng)適當v4.脫硫劑的種類脫硫劑的種類白云石優(yōu)點：孔徑分布和低溫煅燒性能好缺點：易發(fā)生爆裂揚析，用量大石灰石常壓下常用v不同溫度下的再生反應(yīng)不同溫度下的再生反應(yīng)4224222CaSOCOCaOCOSOCaSO

10、HCaOH OSO 1100oC以上（一級再生法）4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOH OSO 1100oC以上（一級再生法）42422CaSO4COCaS4COCaSO4HCaS4H O 870930oC（二級再生法）42422CaSO4COCaS4COCaSO4HCaS4H O 870930oC（二級再生法）2232CaSH OCOCaCOH S 540700oC2232CaSH OCOCaCOH S 540700oCv優(yōu)點：優(yōu)點：v1 1清潔燃燒，脫硫率高，清潔燃燒，脫硫率高，NOxNOx排放少；排放少；v2 2燃料適應(yīng)性強；燃料適應(yīng)性強；v3. 3. 燃燒效率高，

11、可達燃燒效率高，可達9595-99-99；v4 4負荷適應(yīng)性好。負荷適應(yīng)性好。v缺點：缺點：v1. 1. 對爐膛磨損嚴重；對爐膛磨損嚴重；v2. 2. 脫硫劑的存在增加了阻力、降低了燃燒室的溫度。脫硫劑的存在增加了阻力、降低了燃燒室的溫度。v3. 3. 脫硫產(chǎn)物的存在增加了后繼除塵的負擔。脫硫產(chǎn)物的存在增加了后繼除塵的負擔。冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常240化學反應(yīng)式反應(yīng)1為放熱反應(yīng)，溫度低時轉(zhuǎn)化率高工業(yè)上一般采用多層催化床層22332241SOOSO2SOH OH SO v一、煙氣脫硫概述一、煙氣脫硫概述v15%過剩空氣條件下，燃用含硫量過剩空氣條件下，燃用含硫量14的煤，煙

12、的煤，煙氣中氣中SO2濃度為濃度為0.110.35；v燃用含硫量燃用含硫量14的燃料油，煙氣中的燃料油，煙氣中SO2濃度為濃度為0.120.31v煤煙型大氣污染煤煙型大氣污染v中國的動力煤資源全硫的加權(quán)平均含量為中國的動力煤資源全硫的加權(quán)平均含量為1.15%v含硫量小于含硫量小于0.5%的超低硫煤的超低硫煤 占占39.35%v0.51.0% 的低硫煤的低硫煤 占占16.46% v1.01.5%的中低硫煤的中低硫煤 占占16.68%v1.52.0% 的中硫煤的中硫煤 占占9.49%v2.03.0% 的中高硫煤的中高硫煤 占占7.85%v3.05.0% 的高硫煤和大于的高硫煤和大于5.0%的特高硫

13、煤占的特高硫煤占7.05%v分類分類根據(jù)對脫硫生成物是否應(yīng)用：拋棄法優(yōu)點：處理成本低（美國、德國）缺點：浪費硫資 二次污染 占用處置場v再生法（回收法）再生法（回收法）v優(yōu)點：綜合利用硫資源優(yōu)點：綜合利用硫資源v 避免二次污染避免二次污染v 減少處置場地減少處置場地v缺點：脫硫費用高缺點：脫硫費用高v 投資費用高投資費用高脫硫產(chǎn)物狀態(tài)：濕法和干法干法使用固體吸收劑或吸附劑吸附，或催化轉(zhuǎn)化。優(yōu)點：無廢水、廢酸缺點：效率低、設(shè)備龐大、操作要求高v濕法濕法v采用液體吸收劑吸收采用液體吸收劑吸收SO2。v優(yōu)點：設(shè)備較簡單，操作容易，效率高，優(yōu)點：設(shè)備較簡單，操作容易，效率高，吸收劑利用率高，吸收劑利用

14、率高，v缺點：煙氣溫度較低（不利于煙囪排煙）缺點：煙氣溫度較低（不利于煙囪排煙） 基建投資大基建投資大 （約占電廠投資的（約占電廠投資的1118%） 運行費用高（約占電廠總運行費用的運行費用高（約占電廠總運行費用的818%）v石灰石石灰石/石灰法洗滌煙氣脫硫石灰法洗滌煙氣脫硫v改進的石灰石改進的石灰石/石灰法煙氣脫硫石灰法煙氣脫硫v噴霧干燥法煙氣脫硫噴霧干燥法煙氣脫硫v氧化鎂法煙氣脫硫氧化鎂法煙氣脫硫v海水煙氣脫硫海水煙氣脫硫v氨法煙氣脫硫氨法煙氣脫硫v干法煙氣脫硫干法煙氣脫硫v（一）（一）石灰石石灰石/石灰法洗滌石灰法洗滌v石灰石系統(tǒng)中，石灰石系統(tǒng)中，Ca2+的產(chǎn)生與的產(chǎn)生與H+的濃度和的濃

15、度和CaCO3的存在的存在有關(guān)有關(guān)。v石灰系統(tǒng)中，石灰系統(tǒng)中，Ca2+的產(chǎn)生僅與的產(chǎn)生僅與CaO2的存在有關(guān)的存在有關(guān)。影響因素：影響因素：pHpH：（1 1）pHpH值過低，值過低，SOSO2 2無法溶解；無法溶解；（2 2）pHpH值過高，值過高，CaSOCaSO3 3的溶解度很低，使石灰石粒子表面的溶解度很低，使石灰石粒子表面鈍化；鈍化；（3 3）pHpH值過高，值過高，溶液中溶液中Ca(OH)2含量過高，易產(chǎn)生含量過高，易產(chǎn)生Ca(OH)2沉淀，沉淀，使石灰石粒子表面鈍化。使石灰石粒子表面鈍化。v其它影響因素包括：其它影響因素包括：v液氣比、鈣硫比、氣流速度、漿液的固體含量、液氣比、鈣

16、硫比、氣流速度、漿液的固體含量、SOSO2 2濃濃度、吸收塔結(jié)構(gòu)度、吸收塔結(jié)構(gòu)對吸收塔的要求：對吸收塔的要求： 持液量大、氣液相間相對速度高、氣液接觸面持液量大、氣液相間相對速度高、氣液接觸面積大、內(nèi)部構(gòu)件少、壓降小。積大、內(nèi)部構(gòu)件少、壓降小。常用的吸收塔有：常用的吸收塔有： 噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔v該工藝的特點該工藝的特點n工藝簡單工藝簡單n經(jīng)濟性較好經(jīng)濟性較好n運行維護工作量小運行維護工作量小n廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收n是世界上應(yīng)用最多的一種煙氣脫硫技術(shù)。是世界上應(yīng)用最多的一種煙氣脫硫技術(shù)。v關(guān)注的問題關(guān)注的問題n設(shè)

17、備腐蝕設(shè)備腐蝕n結(jié)垢和堵塞結(jié)垢和堵塞n除霧器阻塞除霧器阻塞n脫硫劑的利用率脫硫劑的利用率n液固分離液固分離n固體廢物的處理處置固體廢物的處理處置加入己二酸的石灰石法n目的：加速傳質(zhì)目的：加速傳質(zhì)n原理：在洗滌貯液罐中，形成己二酸鈣原理：在洗滌貯液罐中，形成己二酸鈣 在吸收器內(nèi)，己二酸鈣與在吸收器內(nèi)，己二酸鈣與H2SO3反應(yīng)生成反應(yīng)生成 CaSO3，同時己二酸得以再生。，同時己二酸得以再生。添加硫酸鎂n目的：防止結(jié)垢，提高目的：防止結(jié)垢，提高SO2去除率。去除率。n原理：原理：H2SO3的消耗：的消耗： H2SO3與與Mg2+反應(yīng)生成反應(yīng)生成MgSO3 H2SO3與與MgSO3反應(yīng)生成反應(yīng)生成M

18、g(HSO3)2 MgSO3的再生：的再生： 石灰石與石灰石與Mg(HSO3)2反應(yīng)生成反應(yīng)生成MgSO3和和 CaSO3雙堿流程n目的：解決結(jié)垢問題和提高目的：解決結(jié)垢問題和提高SO2的利用率的利用率n原理：先用可溶性堿性溶液作為吸收劑吸收原理：先用可溶性堿性溶液作為吸收劑吸收SO2，再用，再用石灰石或石灰再生。石灰石或石灰再生。脫硫過程脫硫過程n吸收劑制備吸收劑制備nSO2被霧化的被霧化的Ca(OH)2漿液或漿液或Na2CO3溶液吸收溶液吸收n溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物n干廢物由袋式或電除塵器捕集干廢物由袋式或電除塵器捕集n固體廢物處置固體廢物

19、處置v主要系統(tǒng)主要系統(tǒng)n（1）石灰漿制備系統(tǒng)）石灰漿制備系統(tǒng)n（2）脫硫系統(tǒng)）脫硫系統(tǒng)n（3）除塵系統(tǒng)）除塵系統(tǒng)v該工藝化學物理原理為：該工藝化學物理原理為：vCaO+H2OCa(OH)2vSO2+H2OH2SO3vCa(OH)2+H2SO3CaSO3+H2Ov CaSO3(液液)+1/2O2CaSO4(液液)v CaSO3(液液)CaSO3(固固)v CaSO4(液液)CaSO4(固固)v影響噴霧干燥干法煙氣脫硫效率的主要因素：影響噴霧干燥干法煙氣脫硫效率的主要因素：n（1）鈣硫比）鈣硫比v 鈣硫比增加，脫硫率也增大鈣硫比增加，脫硫率也增大n（2）吸收塔出口煙溫）吸收塔出口煙溫v 越接近絕熱飽和溫度，脫硫率越高。越接近絕熱飽和溫度，脫硫率越高。n（3）SO