大氣污染第八章

第八章硫氧化物的污染控制1.硫循環(huán)及硫排放2.燃燒前和燃燒中脫硫技術(shù)與工藝3.燃燒后脫硫技術(shù)及其研究進(jìn)展4.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)綜合評(píng)價(jià)掌握各種脫硫技術(shù)的原理、過(guò)程、特點(diǎn)掌握幾種常用的煙氣脫硫技術(shù)的流程、化學(xué)反應(yīng)、優(yōu)缺點(diǎn)初步學(xué)會(huì)選擇二氧化硫控制工藝第一節(jié)硫循環(huán)與硫排放致酸前體物質(zhì)的排放硫循環(huán)與硫排放我國(guó)SO2排放的年際變化“十二五”環(huán)境保護(hù)主要指標(biāo)序號(hào)指

標(biāo)2010年2015年2015年比2010年增長(zhǎng)1化學(xué)需氧量排放總量（萬(wàn)噸）2551.72347.6-8%2氨氮排放總量（萬(wàn)噸）264.4238.0-10%3二氧化硫排放總量（萬(wàn)噸）2267.82086.4-8%4氮氧化物排放總量（萬(wàn)噸）2273.62046.2-10%

5地表水國(guó)控?cái)嗝媪英躅愃|(zhì)的比例（%）17.7<15-2.7個(gè)百分點(diǎn)七大水系國(guó)控?cái)嗝嫠|(zhì)好于Ⅲ類的比例（%）55>605個(gè)百分點(diǎn)6地級(jí)以上城市空氣質(zhì)量達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以上的比例（%）72≥808個(gè)百分點(diǎn)摘自《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》，2011-12控制大氣污染的基本手段？？源頭處理：不讓其產(chǎn)生末端控制：產(chǎn)生了消滅它SO2的控制方法燃燒前脫硫-燃料脫硫燃燒中脫硫燃燒后脫硫（也稱煙氣脫硫，fluegasdesulfurization,FGD）－應(yīng)用最廣、效率最高第二節(jié)燃燒前脫硫1.煤炭的固態(tài)加工2.煤炭的轉(zhuǎn)化3.重油脫硫煤中硫形態(tài)煤中硫的形態(tài)能燃燒，揮發(fā)硫，煤中主要的含硫成分，可采用物理或化學(xué)方法去除不參加燃燒，是灰分的一部分能燃燒，揮發(fā)硫，需采用化學(xué)方法去除低硫煤中主要是有機(jī)硫；高硫煤中主要為無(wú)機(jī)硫無(wú)機(jī)硫可通過(guò)洗選去除90%有機(jī)硫只有通過(guò)煤的汽化或液化的方法實(shí)現(xiàn)第二節(jié)燃燒前脫硫第二節(jié)燃燒前脫硫煤炭洗選：指利用煤和雜質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的差異，通過(guò)物理、化學(xué)或微生物分選的方法使煤和雜質(zhì)有效分離，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術(shù)。物理法化學(xué)法微生物法第二節(jié)燃燒前脫硫1.選煤物理法化學(xué)法微生物法第二節(jié)燃燒前脫硫煤炭物理脫硫技術(shù)基本原理常用方法：重介質(zhì)選煤、浮選法等第二節(jié)燃燒前脫硫重介質(zhì)選煤第二節(jié)燃燒前脫硫浮選法第二節(jié)燃燒前脫硫化學(xué)法燃燒前脫硫2.煤炭的轉(zhuǎn)化型煤將不同的原料煤經(jīng)篩分后按比例配煤，粉碎后同經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黏結(jié)劑（如瀝青）和固硫劑（如石灰/石灰石）混合，經(jīng)干餾成型或直接壓制成型后得型煤。它能在燃燒中將SO2固定，是一種控制SO2污染的經(jīng)濟(jì)有效方法。燃燒前脫硫型煤固硫是一條控制SO2污染的經(jīng)濟(jì)有效途徑

選用不同煤種、以無(wú)粘接劑法或?yàn)r青等為粘接劑，用廉價(jià)的鈣系固硫劑，經(jīng)干餾成型或直接壓制成型，制得多種型煤美國(guó)型煤加石灰固硫率達(dá)87%，煙塵減少2/3；日本蒸汽機(jī)車型煤固硫率達(dá)70%-80%。脫硫費(fèi)用為選煤的8%中國(guó)民用蜂窩煤加石灰固硫率可達(dá)50%以上。燃燒前脫硫2.煤炭的轉(zhuǎn)化煤炭轉(zhuǎn)化是指用化學(xué)方法對(duì)煤進(jìn)行脫碳或加氫，將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔氣體或液體燃料，主要包括煤炭氣化煤的液化燃燒前脫硫2.煤炭的轉(zhuǎn)化煤的氣化指在一定的溫度和壓力下，通過(guò)加入氣化劑使煤轉(zhuǎn)化為煤氣的過(guò)程（煤氣主要是氫、一氧化碳和甲烷等可燃混合氣）所用原料煤可以是褐煤、煙煤和無(wú)煙煤氣化劑有空氣、氧氣和水蒸氣，或氫氣和這些成分的混合物氣化方法有移動(dòng)床、流化床、氣流床、熔融床等方法燃燒前脫硫2.煤炭的轉(zhuǎn)化煤的氣化煤炭氣化過(guò)程中，包括了熱解、氣化和部分燃燒三種化學(xué)反應(yīng)行為(書(shū)P329,表8-2)煤中灰分以固態(tài)或液態(tài)廢渣形式排出，硫主要以硫化氫形式存在于煤氣中大型煤氣廠先用濕法洗滌脫除大部分H2S，再用干法吸附和催化轉(zhuǎn)化除去其余部分小型煤氣廠一般用氧化鐵法脫除H2S。燃燒前脫硫2.煤炭的轉(zhuǎn)化煤的液化通過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料或化工原料等液體產(chǎn)品原理：向煤中加氫，使煤中的碳?xì)浔冉档偷浇咏偷奶細(xì)浔确椒ǎ褐苯右夯?、間接液化、煤油共煉（表8-3)問(wèn)題：成本高，且工業(yè)耗水量大，排放水COD高燃燒前脫硫3.重油脫硫在催化劑作用下通過(guò)高壓加氫反應(yīng)，切斷碳與硫的化學(xué)鍵，使氫與硫作用形成H2S從重油中分離直接脫硫間接脫硫?qū)⒅赜陀谜羝⒀鯕獠糠秩紵龤饣?，硫轉(zhuǎn)化為硫化物和少量二氧化硫，然后進(jìn)行處理人類使用的化石燃料都含有一定量的硫燃料燃燒時(shí)，其中的硫大部分轉(zhuǎn)化為SO2人為活動(dòng)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應(yīng)表示燃燒中脫硫、煙氣脫硫第三節(jié)燃燒中脫硫脫硫原理方法：流化床燃燒＋爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)第三節(jié)燃燒中脫硫一、流化床燃燒技術(shù)概述氣流速度介于臨界速度和輸送速度之間，煤粒保持流化狀態(tài)流化床利于燃料的充分燃燒分類按流態(tài)：鼓泡流化床和循環(huán)流化床按運(yùn)行壓力：常壓流化床和增壓流化床10635典型的流化床鍋爐流化床燃燒脫硫循環(huán)流化床流化速度介于鼓泡流化床和氣力輸送之間，物料循環(huán)比（返回到床層的固體物料質(zhì)量速度與新鮮燃料供給質(zhì)量速度之比）約為20:1,或更高無(wú)明顯的氣泡存在，斷面孔隙率大流化床燃燒脫硫鼓泡流化床流化速度一般取臨界流化態(tài)速度的2-4倍循環(huán)比（返回到床層的固體物料質(zhì)量速度與新鮮燃料供給質(zhì)量速度之比）通常不高于4:1分布板區(qū)有較大的空隙率，有細(xì)小氣泡形成，氣泡在上升過(guò)程中不斷聚并和分裂流化床燃燒脫硫脫硫方法：流化床燃燒＋爐內(nèi)噴鈣脫硫劑可與煤?；旌弦黄鸺尤脲仩t，也可以單獨(dú)加入鍋爐流化床燃燒方式為脫硫提供了理想的環(huán)境床內(nèi)流化使脫硫劑和SO2能充分混合接觸；燃燒溫度適宜，不易使脫硫劑燒結(jié)而損失化學(xué)反應(yīng)表面脫硫劑在爐內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，利用率高流化床燃燒脫硫二、流化床脫硫的化學(xué)過(guò)程脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3?MgCO3）爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)煅燒時(shí)CO2的析出會(huì)產(chǎn)生并擴(kuò)大石灰石中的孔隙，形成多孔狀、富孔隙的CaO流化床燃燒脫硫CaSO4的摩爾體積大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全轉(zhuǎn)化為CaSO4孔堵塞后，氣體反應(yīng)物必須通過(guò)CaSO4產(chǎn)物層才能到達(dá)反應(yīng)界面，而固相CaSO4對(duì)氣體的擴(kuò)散阻力很大，影響硫酸鹽化反應(yīng)的速率三、流化床燃燒脫硫的影響因素1.鈣硫比表示脫硫劑用量的指標(biāo)，影響最大的性能參數(shù)。在一定條件下，唯一可調(diào)節(jié)參數(shù)脫硫率（）可以用Ca/S（R）近似表達(dá)m－綜合影響參數(shù)流化床燃燒脫硫的影響因素流化床燃燒脫硫的影響因素2.煅燒溫度存在一個(gè)最佳脫硫溫度范圍，約800-850°C原因－與脫硫劑的孔隙結(jié)構(gòu)變化有關(guān)溫度低時(shí)，孔隙量少，孔徑小。隨溫度增加，CO2大量釋放，孔隙迅速擴(kuò)展膨脹床溫超過(guò)CaCO3煅燒的平衡溫度約50度以上，燒結(jié)作用越來(lái)越嚴(yán)重，結(jié)果使大量孔隙消失三、流化床燃燒脫硫的影響因素

2.煅燒溫度存在最佳脫硫溫度范圍溫度低時(shí)，孔隙量少、孔徑小，反應(yīng)被限制在顆粒外表面溫度過(guò)高，CaCO3的燒結(jié)作用變得嚴(yán)重流化床燃燒脫硫的影響因素3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)脫硫率與顆粒尺寸的關(guān)系十分復(fù)雜，并非越小越好顆粒尺寸減小，比表面積增大當(dāng)顆粒尺寸小于揚(yáng)析的臨界粒徑時(shí)，脫硫劑發(fā)生揚(yáng)析，此時(shí)顆粒停留時(shí)間減少（總體脫硫率增大）流化床燃燒脫硫的影響因素3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)小孔徑－比表面積大，但內(nèi)孔入口易堵塞大孔徑－內(nèi)孔通道便利，但比較面積降低顆?？紫督Y(jié)構(gòu)應(yīng)有適當(dāng)?shù)目讖酱笮。缺ＷC一定孔隙容積，又保證孔道不易堵塞流化床燃燒脫硫的影響因素4.脫硫劑的種類脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白云石（