《大氣污染物控制工程》硫氧化物的污染控制(二)課件

1、第八章 硫氧化物的污染控制8-5 石灰石/石灰濕法煙氣脫硫技術(shù)第1頁(yè)，共45頁(yè)。一、化學(xué)反應(yīng)原理+-+32-3+ HSO 2H+ SO2Ca(OH)2 Ca 2OHH2SO3 H石灰的解離和中和：CaO H2O Ca(OH)2H OH H2O 石灰濕法脫硫： CaO SO2 0.5H2O CaSO3 0.5H2OSO2的溶解吸收：SO2 (氣) + H2O SO2 (液) + H2OSO2 (液) + H2O H2SO3第2頁(yè)，共45頁(yè)。322-Ca SO 0.5H2O CaSO3 0.5H2O32322Ca HSO 2H O CaSO 2H O H在有氧存在的時(shí)候，亞硫酸鈣的氧化：CaSO3

2、 0.5H2O O2 3H2O CaSO4 2H2O 石灰濕法脫硫： CaO SO2 0.5H2O CaSO3 0.5H2O吸收反應(yīng)：一、化學(xué)反應(yīng)原理第3頁(yè)，共45頁(yè)。+-+32-3+ SOH2SO3 H石灰石的解離和中和:+ HSO 2H33H+ + CaCO Ca2+ + HCO-+-323H+ HCO H COH2CO3 CO2 + H2O 石灰石濕法脫硫： CaCO3 SO2 0.5H2O CaSO3 0.5H2O CO2SO2的溶解吸收:SO2 (氣) + H2O SO2 (液) + H2OSO2 (液) + H2O H2SO3關(guān)鍵反應(yīng)一、化學(xué)反應(yīng)原理第4頁(yè)，共45頁(yè)。二、工藝流程及

3、設(shè)備 工藝流程第5頁(yè)，共45頁(yè)。 吸收塔 噴淋層 除霧器 氧化槽二、工藝流程及設(shè)備第6頁(yè)，共45頁(yè)。二、工藝流程及設(shè)備第7頁(yè)，共45頁(yè)。二、工藝流程及設(shè)備第8頁(yè)，共45頁(yè)。工藝參數(shù)石灰石灰石煙氣中SO2濃度，ppm40004000漿液固體含量，%10151015漿液pH值7.55.6鈣/硫比1.051.11.11.3液/氣比，L/Nm34.78.8氣體速度，m/s3.03.0三、主要影響因素 典型操作條件第9頁(yè)，共45頁(yè)。 漿液pH值最佳 pH 值：石灰法8-9石灰石法 4-6一定范圍內(nèi)pH 值升高利于脫硫；石灰石法，pH6 后脫硫效率反而降低；漿液pH值降低，會(huì)造成CaSO3沉積在石灰石粒子

4、表面， 抑制反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)垢和堵塞。三、主要影響因素第10頁(yè)，共45頁(yè)。三、主要影響因素第11頁(yè)，共45頁(yè)。三、主要影響因素 石灰石品質(zhì)石灰石成分碳酸鈣：應(yīng)高于85%雜質(zhì)：亞硫酸鹽、可溶性鋁、Cl-等石灰石粉的粒徑分布篩下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：90%通過(guò)325目篩（44m）反應(yīng)活性煙氣濕法脫硫石灰石粉反應(yīng)速率的測(cè)定(DT/T943-2005)參數(shù)CaOMgO酸不溶物鐵鋁氧化物指標(biāo)52%2%1%2%第12頁(yè)，共45頁(yè)。三、主要影響因素 煙氣流速 煙氣流速，氣液傳質(zhì) ，脫硫效率 煙氣流速 ，接觸時(shí)間，脫硫效率 ，煙氣中液滴 噴淋塔的空塔流速通常為3-5m/s，上限由除霧器性能決定 逆流篩板塔的最佳煙氣流速由篩

5、板的水力特性決定： 煙氣流速太低，篩板不能持液；煙氣流速太高，產(chǎn)生液泛 順流填料塔的空塔設(shè)計(jì)流速為5-7m/s第13頁(yè)，共45頁(yè)。三、主要影響因素 液氣比（L/G）L /G ，傳質(zhì)系數(shù) ，效率 鈣硫比石灰法：鈣硫比通?？扇?.051.1石灰石法：鈣硫比1.1時(shí)，脫硫率可達(dá)70%，技術(shù)改進(jìn)后可達(dá)90%第14頁(yè)，共45頁(yè)。 工藝優(yōu)點(diǎn)脫硫效率95%；成熟可靠(系統(tǒng)可用率98%)；單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；適用于任何含硫量的煤炭；對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)；吸收劑(石灰石)資源豐富，價(jià)廉易得；脫硫副產(chǎn)物(石膏)便于綜合利用。四、工藝特點(diǎn)第15頁(yè)，共45頁(yè)。四、工藝特點(diǎn) 主要缺點(diǎn)（結(jié)垢和堵塞）解決

6、方案：控制水分蒸發(fā)速度和蒸發(fā)量；高液氣比(降低過(guò)飽和度,沖刷)；控制亞硫酸鹽的氧化率20%；循環(huán)池中鼓氧強(qiáng)制氧化。原因：蒸發(fā)結(jié)垢: 蒸發(fā)時(shí)固體沉積；Ca(OH)2或CaCO3沉積或結(jié)晶；CaSO3或CaSO4結(jié)晶析出。除霧器堵塞脫硫劑利用率液固分離 半水亞硫酸鈣難以分離（強(qiáng)制氧化）固廢處理處置 含水率60%二次污染 汞會(huì)進(jìn)入石膏，高溫處理第16頁(yè)，共45頁(yè)。五、改進(jìn)的石灰石/石灰濕法脫硫 石灰石法濕法脫硫吸收速率慢33H+ + CaCO Ca2+ + HCO關(guān)鍵反應(yīng)32+3H+ HCO H COH2CO3 CO2 + H2O己二酸鈣易溶CaCO3 HOOC(CH2 )4COOH OOC(CH2

7、 )4COOCa H2CO3HOOC(CH2 )4COOCa H2SO3 HOOC(CH2 )4COOH CaSO3 添加己二酸的石灰石法己二酸：HOOC(CH2)4COOHpH值：亞硫酸己二酸碳酸第17頁(yè)，共45頁(yè)。五、改進(jìn)的石灰石/石灰濕法脫硫 添加己二酸的石灰石法主要作用抑制pH值下降，提高脫硫率；己二酸鈣可溶，減少結(jié)垢。優(yōu)點(diǎn) 無(wú)需修改工藝流程； 己二酸消耗量?。?0%）。第18頁(yè)，共45頁(yè)。五、改進(jìn)的石灰石/石灰濕法脫硫33MgSO Mg2+ +SO2-44Mg2+ +SO2- MgSO02+2303- 3H SO+ MgSO Mg+ 2HSO生成MgSO 中性離子對(duì)3 MgSO3中性

8、離子對(duì)與H2SO3 反應(yīng) 在CaCO3 存在時(shí), MgSO3 得以再生2+02+2-333Mg+ 2HSO+ CaCO MgSO+ Ca+ SO3+ CO2 + H2OSO2 + H2O H2SO32+2-3Ca+SO+0.5O2 +2H2O CaSO4 2H2O 氧化反應(yīng) 添加硫酸鎂的石灰石法 SO2 與水反應(yīng)形成 H2SO3 MgSO4 溶解，亞硫酸與鎂反應(yīng)第19頁(yè)，共45頁(yè)。五、工藝改進(jìn) 雙堿法煙氣脫硫吸收反應(yīng)Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2 NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3吸收過(guò)程中的副反應(yīng)Na2SO

9、3 + 0.5O2 Na2SO4第20頁(yè)，共45頁(yè)。 用石灰石再生五、工藝改進(jìn)24242Ca(OH)+ SO2 + 2H O CaSO 2H O + 2OH3323322CaCO+ 2HSO + 2H O SO2 + CaSO 2H O + CO 雙堿法煙氣脫硫 用熟石灰再生Ca(OH)+ 2HSO SO2 + CaSO 2H O23332Ca(OH)+ SO2 + 2H O 2OH + CaSO 2H O23232第21頁(yè)，共45頁(yè)。五、工藝改進(jìn)Ca(OH)2或CaCO3Na2CO3NaHSO4Na SO24溶液 再生槽稠化器洗滌器旁通凈化后氣體至煙囪Na2CO3 雙堿法煙氣脫硫 工藝流程煙

10、氣 Na2CO3溶液真空過(guò)濾器 固體 CaSO3CaSO4 混合 槽第22頁(yè)，共45頁(yè)。 雙堿法煙氣脫硫 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)SO2吸收效率高，吸收容量大； 鈉鹽溶解度大，防堵塞； 減少了塔內(nèi)結(jié)垢。 缺點(diǎn) 系統(tǒng)復(fù)雜，脫硫成本高。五、工藝改進(jìn)第23頁(yè)，共45頁(yè)。第八章 硫氧化物的污染控制8-6 氧化鎂濕法煙氣脫硫技術(shù)第24頁(yè)，共45頁(yè)。Mg(HSO3 )2 +Mg(OH)2 +10H2O 2MgSO3 6H2O MgO+H2O Mg(OH)2Mg(OH)2 +SO2 +5H2O MgSO3 6H2O MgSO3 +SO2 +H2O Mg(HSO3 )2 MgO過(guò)量5%一、再生法 化學(xué)反應(yīng)原理SO2吸收亞硫酸

11、鎂氧化MgSO3 +0.5O2 +7H2O 2MgSO4 7H2O Mg(HSO3 )2 +0.5O2 +6H2O 2MgSO4 7H2O SO2 硫酸鎂熱分解溫度高于亞硫酸鎂，需要添加抑制劑抑制亞硫酸鎂的氧化第25頁(yè)，共45頁(yè)。3232MgSO 6H O MgSO +6H O 加熱4242MgSO 7H O MgSO+7H O 加熱32MgSO MgO+SO煅燒422MgSO+0.5C MgO+SO 0.5CO煅燒一、再生法 化學(xué)反應(yīng)原理固體分離和干燥MgSO3再生第26頁(yè)，共45頁(yè)。一、再生法 工藝流程(吸收部分)固體含量10%除塵洗滌器貯 槽貯槽煙氣進(jìn)口潔凈氣至再熱和煙囪 SO2洗滌器液

12、氣比2.7-5.4 L/m3增濕后 氣體至廢水處理系統(tǒng)至MgO再生裝置MgSO3地下槽至SO 洗滌2器抽吸部分MgSO3集塵器離心機(jī)稠化器槽母液槽Mg(OH)2泥漿循環(huán) 至MgO 屑槽MgSO3 6H2O泥漿空氣第27頁(yè)，共45頁(yè)。一、再生法 工藝流程（吸收劑再生部分）燃料油固體進(jìn)料流化床 反應(yīng)器（耐火磚襯）950oC540oC空氣 預(yù)熱器空氣放空補(bǔ)充水空氣鼓風(fēng)機(jī)文丘里濕式洗滌器 和冷卻塔1016%SO2富氣73oC至MgO回收貯槽第28頁(yè)，共45頁(yè)。排放廢渣水力 分離 器風(fēng)機(jī)強(qiáng)制氧化罐換熱器吸收塔風(fēng)機(jī)氫氧化鎂配漿池氧化鎂貯罐煙囪風(fēng)機(jī)靜電除塵器風(fēng)機(jī)鍋爐MgSO3 +0.5O2 +7H2O 2M

13、gSO4 7H2O 二、拋棄法（氫氧化鎂法） 工藝流程第29頁(yè)，共45頁(yè)。硫酸鎂溶液過(guò)濾濃縮后結(jié)晶生成MgSO4 7H2O三、氧化回收法 工藝流程冷卻水濾餅返回脫硫塔外排MgSO4 7H2O氧化鎂回收系統(tǒng)壓濾機(jī)離心機(jī)烘干機(jī)結(jié) 晶 器第30頁(yè)，共45頁(yè)。四、工藝特點(diǎn) 主要缺點(diǎn): 工藝系統(tǒng)復(fù)雜 主要優(yōu)點(diǎn): 技術(shù)成熟、原料來(lái)源充足、脫硫效率高 運(yùn)行費(fèi)用低、再生法和回收法無(wú)固體廢棄物 適用情況: 適用于氧化鎂資源豐富的地區(qū)第31頁(yè)，共45頁(yè)。第八章 硫氧化物的污染控制8-7 海水煙氣脫硫技術(shù)第32頁(yè)，共45頁(yè)。一、純海水脫硫工藝天然海水自然堿度約為1.22.5 mmol/L 煙氣系統(tǒng) 吸收系統(tǒng) 供排海

14、水系統(tǒng) 海水恢復(fù)系統(tǒng)海水進(jìn)入電站從引風(fēng)機(jī)來(lái)煙氣凈化煙氣排放至煙囪氣-氣換熱器脫硫海水排放至曝氣池海水進(jìn)入曝氣池脫硫排放曝氣池氧化空氣海水海水進(jìn)入吸收塔吸 收 塔第33頁(yè)，共45頁(yè)。一、純海水脫硫工藝吸收塔中，煙氣中SO2與海水接觸發(fā)生以下反應(yīng):SO2 H2O H2SO33H2SO3 HHSO323HSO H SO第34頁(yè)，共45頁(yè)。在曝氣池中，發(fā)生以下反應(yīng):一、純海水脫硫工藝2-322-4SO 0.5O SO3- 32-CO H HCOHCO- H H CO323 CO2 H2O處理后的煙氣和海水達(dá)標(biāo)排放第35頁(yè)，共45頁(yè)。二、添加石灰的海水脫硫工藝煙 囪再 生 器預(yù)冷塔第36頁(yè)，共45頁(yè)。吸

15、收塔：循環(huán)槽：再生箱：MgSO3 0.5O2 MgSO4二、添加石灰的海水脫硫工藝SO2 H2O H2SO3H2SO3 +Mg(OH)2 MgSO3 2H2OMgSO3 0.5O2 MgSO4MgSO4 H2SO4 Mg(HSO4 )2Mg(HSO4 )2 Mg(OH)2 2MgSO4 2H2OMgSO4 +Ca(OH)2 2H2O Mg(OH)2 CaSO4 2H2OMgCl2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCl2第37頁(yè)，共45頁(yè)。參數(shù)單位進(jìn)口海水排放海水變化溫度2526pH值87溶解性硫酸鹽mg/L27002770增量CODmg/L02.5溶解氧mg/L6.76.0增量懸浮物mg/

16、L00.22增量可沉降固形物mg/L00/鹽度1003.33.3/海水脫硫裝置進(jìn)出海水水質(zhì)比較二、含再生工藝的海水脫硫工藝長(zhǎng)期的生態(tài) 影響仍有待 進(jìn)一步研究！第38頁(yè)，共45頁(yè)。工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠無(wú)磨損、堵塞和結(jié)垢 脫硫效率90 產(chǎn)物直接排海，投資運(yùn)行費(fèi)用低 適于沿海低硫煤（含硫量1%）電廠三、海水煙氣脫硫工藝特點(diǎn)第39頁(yè)，共45頁(yè)。第八章 硫氧化物的污染控制8-8 濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)第40頁(yè)，共45頁(yè)。 SO2吸收 吸收液處理2NH3 SO2 H2O (NH4 )2SO342322(NH ) SO 1 O (NH4 )2SO4一、化學(xué)反應(yīng)原理(NH4 )2SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3NH4HSO3 NH3 (NH4 )2SO32NH3 H2O CO2 (NH4 )2CO34322NH HSO 1 O NH4HSO4第41頁(yè)，共45頁(yè)。二、工藝流程 塔內(nèi)飽和結(jié)晶法引自火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范 氨法 HJ 2001-2010出口擋板凈煙氣除霧器沖洗水旋流器離心機(jī)干燥機(jī)包裝機(jī)吸收塔循環(huán)泵去煙囪自引風(fēng)機(jī)空氣氨氨罐氧化風(fēng)機(jī)吸收塔氧化池產(chǎn)出泵成品硫銨原煙氣入口擋板第42頁(yè)，共45頁(yè)。二、工藝流程引自火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范 氨法 HJ 2001-2010吸收塔吸收塔氧化池沖洗水原煙氣入口擋板自引風(fēng)機(jī)增壓風(fēng)機(jī)空氣氨氨罐氧化風(fēng)機(jī)除霧器結(jié)晶循環(huán)泵一效蒸發(fā)器一