第八章+硫氧化物的污染控制zap1

第八章硫氧化物的污染控制【教學(xué)內(nèi)容】8.1硫氧化物的污染8.2硫氧化物的首端控制（燃燒前脫硫）8.3硫氧化物的清潔燃燒（燃燒中脫硫）8.4硫氧化物的末端控制（燃燒后脫硫）8.5煙氣脫硫技術(shù)8.6鍋爐煙氣脫硫技術(shù)8.7電廠煙氣脫硫技術(shù)8.1硫氧化物的污染硫的氧化物有5種：SO、S2O3、SO2、SO3和SO4，其中最重要的是SO2。SO2是無色有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，在潮濕的空氣中對(duì)金屬材料有腐蝕性。8.1硫氧化物的污染危害腐蝕性較強(qiáng)；損害植物葉片，影響生長(zhǎng)；刺激呼吸系統(tǒng)，引起肺氣腫和支氣管炎，致癌作用；形成酸雨，生成二次污染物硫酸氣溶膠危害更大。8.1硫氧化物的污染早期關(guān)注局地環(huán)境中二氧化硫的濃度升高近100年來關(guān)注二氧化硫等酸性氣體導(dǎo)致的酸沉降最近關(guān)注二氧化硫等氣態(tài)污染物形成的二次微細(xì)粒子8.1硫氧化物的污染SO2給人類帶來最嚴(yán)重的問題是酸雨，酸雨的污染及其造成的危害已成為世界各國(guó)關(guān)注的全球環(huán)境問題之一。圖1酸雨形成的反應(yīng)過程8.1硫氧化物的污染人類使用的化石燃料（主要是煤和石油）都含有一定量的硫，1t煤中含硫5~50kg，1t石油中含硫5~30kg。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。8.1硫氧化物的污染SO2和酸雨污染的主要來源是金屬冶煉工業(yè)（包括鐵及有色金屬銅、鋅和鉛等）和能源工業(yè)（包括煤、石油和天然氣），尤其是工業(yè)鍋爐和燃煤火力發(fā)電廠。在我國(guó)，燃煤SO2排放量占總排放量的85%以上。8.1硫氧化物的污染SO2

的來源：主要來自燃煤發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐、生活民用三個(gè)方面。SO2

來源及排放所占比例8.1硫氧化物的污染我國(guó)硫氧化物的污染現(xiàn)狀燃煤型污染是我國(guó)空氣污染的典型特征；目前二氧化硫的排放量已居世界第一位。8.1硫氧化物的污染熱電廠——燃煤型污染火力發(fā)電廠8.2硫氧化物的首端控制首端控制，即燃料潔凈加工，它是控制污染的先決一步。8.2硫氧化物的首端控制煤、石油和天然氣都是天然燃料，或稱化石燃料，這三種燃料的“潔凈”程度不同。按照污染物產(chǎn)生量從少到多排序，天然氣和石油氣居于最佳地位，重油和煙煤很差。8.2硫氧化物的首端控制燃燒前燃料脫硫技術(shù)煤炭的固態(tài)加工煤炭的轉(zhuǎn)化重油脫硫8.2硫氧化物的首端控制具體上而言，煤的潔凈加工包含物理的、化學(xué)的、生物的方法，以及多種技術(shù)聯(lián)用的綜合工藝。8.2硫氧化物的首端控制煤的物理脫硫技術(shù)煤炭洗選脫硫泡沫浮選脫硫油團(tuán)聚分選脫硫磁選脫硫8.2硫氧化物的首端控制煤的化學(xué)脫硫技術(shù)熱堿液浸出（BHC）法硫酸鐵溶液浸出（Meyers）法液相氧化（LOL）法催化氧化法溶劑抽提法8.2硫氧化物的首端控制煤的生物脫硫技術(shù)煤的生物脫硫法是在極其溫和的條件下(常壓，溫度在100℃以下)，利用生物氧化—還原降解反應(yīng)使煤中硫得以脫除的—種低能耗的脫硫方法。8.3硫氧化物的清潔燃燒用潔凈燃料替換非潔凈燃料，是最簡(jiǎn)捷有效的污染控制辦法．但受到自然資源和客觀條件的種種限制。因此，保證燃料的清潔燃燒對(duì)于硫氧化物的污染控制意義重大。8.3硫氧化物的清潔燃燒型煤技術(shù)水煤漿技術(shù)流化床燃燒脫硫工藝動(dòng)力配煤與粉煤燃燒完全清潔燃燒方式8.3硫氧化物的清潔燃燒水煤漿技術(shù)水煤漿是將洗選后的精煤進(jìn)一步加工研磨成微細(xì)煤粉，按煤與水的質(zhì)量比約7：3的比例和適量的(約1.0％)化學(xué)添加劑配制而成的一種煤水混合物。8.3硫氧化物的清潔燃燒流化床燃燒脫硫工藝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8.3硫氧化物的清潔燃燒脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3?MgCO3）流化床燃燒脫硫的基本原理8.3硫氧化物的清潔燃燒流化床燃燒脫硫的影響因素1.鈣硫比2.煅燒溫度3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)4.脫硫劑的種類白云石的孔徑分布和低溫煅燒性能好，但易發(fā)生爆裂，且用量較石灰石大近兩倍。8.4硫氧化物的末端控制SO2的末端控制即指煙氣脫硫技術(shù)。在SO2減排技術(shù)中，它雖然不是惟一的，卻是一項(xiàng)不可缺少的重要技術(shù)。8.4硫氧化物的末端控制末端控制技術(shù)分為：高濃度二氧化硫尾氣的回收與凈化低濃度二氧化硫煙氣脫硫8.4硫氧化物的末端控制高濃度二氧化硫尾氣的回收與凈化尾氣來源：冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常2%～40％回收與凈化原理8.4硫氧化物的末端控制上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度低時(shí)轉(zhuǎn)化率高工業(yè)上一般采用多層催化床層8.4硫氧化物的末端控制低濃度二氧化硫煙氣脫硫煙氣來源：煤炭和石油燃燒排放的煙氣。脫硫方法：拋棄法和再生法，干法和濕法脫硫，目前廣泛采用的是濕法石灰石脫硫工藝。8.5煙氣脫硫技術(shù)8.5.1煙氣脫硫化學(xué)基礎(chǔ)8.5.2煙氣脫硫技術(shù)鈣法鈉法鎂法氨法其他方法8.5.1煙氣脫硫化學(xué)基礎(chǔ)主要是利用SO2的以下特性：（1）酸性（2）與鈣等堿土族元素生成難溶物質(zhì)（3）SO2在水中有中等的溶解度（4）還原性（5）氧化性8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈣法采用石灰和石灰石作為脫硫劑的FGD工藝，簡(jiǎn)稱為鈣法。有干式、濕式和半干式3種。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈣法一、石灰/石灰石干式直噴法（1）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈣法（2）優(yōu)缺點(diǎn)直噴法與其他脫硫方法比較，它的投資費(fèi)用最低，但由于脫硫率低，較適用于中小鍋爐和老廠改造。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈣法二、石灰/石灰石濕式洗滌法（1）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理SO2+CaO+2H2OCaSO3.2H2OSO2+CaCO3+2H2OCaSO3.2H2O+CO28.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈣法（2）優(yōu)缺點(diǎn)洗滌法是目前應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)。洗滌法的主要缺點(diǎn)是裝置容易結(jié)垢堵塞。改進(jìn)洗滌法：向吸收液中加入添加劑，防止設(shè)備結(jié)垢，目前使用的添加劑有鎂離子、氯化鈣、己二酸等。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈉法在煙氣脫硫史上，鈉堿化合物比其他類型的吸收劑更受重視，因?yàn)樗鼘?duì)SO2的親和力強(qiáng)。一、吸收當(dāng)堿過剩時(shí)，二、再生Na2SO3結(jié)晶析出S8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鈉法雙堿法FGD工藝

（1）先用可溶性的鈉堿吸收液在吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫，（2）然后在塔外再用石灰乳或石灰石漿液對(duì)吸收液進(jìn)行再生和分離，再生液繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)脫硫。

8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鎂法所謂鎂法，就是利用堿土金屬元素鎂的氧化物、氫氧化物作為SO2的吸收劑，凈化處理煙氣的工藝。（與鈣法類似）8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—鎂法鎂法凈化回收SO2的過程，主要由以下3個(gè)工序組成：（1）吸收工序：氧化鎂漿吸收SO2的洗滌工序；（2）分離工序：從洗滌母液分離出反應(yīng)物，并加以干燥的分離工序；（3）再生工序：亞硫酸鹽經(jīng)熱分解生成氧化鎂的再生工序。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—氨法氨的水溶液呈堿性，也是SO2的吸收劑。工業(yè)上，特別是硫酸工業(yè)的尾氣處理，常采用這項(xiàng)技術(shù)。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—氨法一、循環(huán)吸收 (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3 NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3 (NH4)2SO3是氨法中的主要吸收劑。二、吸收液處理8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—其他方法（1）噴霧干燥法噴霧干燥法，實(shí)際上是一種半干半濕法。利用噴霧干燥的原理向熱煙氣中噴人石灰漿液并形成霧滴，煙氣中的SO2與霧滴中的Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成性質(zhì)穩(wěn)定的、溶解度低的CaSO3.2H2O，從而達(dá)到脫除SO2的目的。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—其他方法（2）吸附法吸附法也是含SO2的煙氣凈化處理的辦法之一。在用吸附法處理SO2煙氣時(shí)，使用最多的吸附劑是活性炭。8.5.2煙氣脫硫技術(shù)—其他方法（3）電子束輻射法（4）海水法（5）循環(huán)流化床煙氣脫硫8.6鍋爐煙氣脫硫技術(shù)8.6.1概述8.6.2鍋爐煙氣中硫氧化物的污染8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹8.6.4鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)8.6.1概述1.鍋爐一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，把燃料中的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)換為熱能，加熱給水，從而產(chǎn)生一定溫度和壓力的蒸汽或熱水。8.6.1概述2.組成鍋—盛裝水和氣并承受壓力的部分；爐—燃料與空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高溫火焰和煙氣的部分；附屬設(shè)備、附件及儀表—保證鍋爐正常運(yùn)行。8.6.1概述3.分類按結(jié)構(gòu)形式，分為鍋殼鍋爐（火管鍋爐）、水管鍋爐和水火管鍋爐按用途，分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐等按容量大小，分為大型鍋爐、中型鍋爐和小型鍋爐。習(xí)慣上，蒸發(fā)量大于100t／h的鍋爐為大型鍋爐，蒸發(fā)量20～100t／h的鍋爐為中型鍋爐，蒸發(fā)量小于20t／h的鍋爐為小型鍋爐。

8.6.2鍋爐煙氣中硫氧化物的污染鍋爐內(nèi)煤的燃燒過程包括以下4個(gè)階段加熱干燥干熘析出揮發(fā)物形成焦炭燃燒燃燼形成灰渣8.6.2鍋爐煙氣中硫氧化物的污染煤在燃燒過程中SO2的生成煤中的有機(jī)硫、游離狀態(tài)的硫和硫鐵礦中的硫皆為可燃性硫；8.6.2鍋爐煙氣中硫氧化物的污染煙氣中SO2污染的危害對(duì)人體健康的危害對(duì)植物的危害對(duì)生態(tài)的影響對(duì)建筑物和材料的腐蝕作用8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹1、控制燃煤SO2污染的方法一般可分為三種途徑：爐前脫硫、爐內(nèi)脫硫和爐后脫硫。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（1）爐前脫硫：就是將原煤進(jìn)行處理，如洗煤、氣化、液化等。原煤清洗可將煤的含硫量降低約40%，發(fā)熱量提高約1/4，灰分降至20%以下。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹洗煤技術(shù)洗煤又稱選煤，是通過物理或物理化學(xué)方法將煤中的含硫礦物和矸石等雜質(zhì)去除，來提高煤的質(zhì)量。是燃前除去煤中礦物質(zhì)，降低硫含量的主要手段。目前廣泛采用的選煤工藝仍是重力洗選法。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹淘汰分選原理圖8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹跳汰式洗煤機(jī)8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（2）爐內(nèi)脫硫：屬于爐中脫硫，有沸騰床鍋爐、循環(huán)床鍋爐和爐內(nèi)噴鈣加尾增濕等脫硫技術(shù)。其共同特點(diǎn)是可發(fā)揮鍋爐的多功能,在燃燒過程中鈣的化合物CaCO3與Ca(OH)2作為吸收劑，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫除部分SO2。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（3）爐后脫硫：即為煙氣脫硫。主要有石灰石—石膏煙氣脫硫、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、海水煙氣脫硫、活性碳煙氣脫硫和電子束煙氣脫硫（EPS）。各種脫硫方法均是在爐后煙道內(nèi)噴射鈣化物和堿性物，以實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹2、燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)拋棄法回收法8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹拋棄法是將吸收劑與SO2結(jié)合,形成廢渣,其中包括煙灰、CaSO4和部分水,沒有再生步驟，廢渣拋棄或作填充處理,其最大問題是污染問題未得到徹底解決,只是將空氣污染變成固體污染。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹回收法是將吸收劑吸附SO2，然后再生或循環(huán)使用，煙氣中的SO2被回收，轉(zhuǎn)化成可出售的副產(chǎn)品如硫磺、硫酸或濃SO2氣體，回收效果較好，但成本較高、一般按使用的吸收劑或吸收劑的形態(tài)和處理過程的不同，將回收法分為干法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫三類。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（1）干法脫硫干法煙氣脫硫是用固體吸收劑（或吸附劑）吸收（或吸附）煙氣中的方法。具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地小,同時(shí)具有脫氮功能等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是鈣利用率低,脫硫劑再生、更換費(fèi)用高。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（2）半干法煙氣脫硫半干法煙氣脫硫介于濕法和干法之間,脫硫劑以溶液的形式被噴人煙氣中,SOx與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)的同時(shí),溶液的水分全部蒸發(fā)。一般鈣硫比為1：6時(shí)脫硫效率可以達(dá)到80%。半干法煙氣脫硫要求的控制水平較高,以使噴水量能全部蒸發(fā)。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹（3）濕法煙氣脫硫濕法煙氣脫硫是用水或鈣鹽溶液作吸收劑吸收煙氣SOx的方法一般鈣硫比為1時(shí)，脫硫效率可以達(dá)到90%缺點(diǎn)是須建水循環(huán)系統(tǒng),防腐、煙氣脫水問題突出。8.6.3鍋爐煙氣脫硫技術(shù)介紹濕法脫硫又有石灰石一石膏法、鈉法、氧化鎂法、氨法和催化氧化法之分。由于回收系統(tǒng)工藝復(fù)雜、投資高等因素，一般濕灰采用經(jīng)濟(jì)的拋棄法。如氨法就是用氨吸收煙氣中的SO2,其濕灰中間產(chǎn)物為亞硫酸銨和亞硫酸氫銨。8.6.4鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)除塵脫硫一體化技術(shù)分為兩個(gè)部分，一部分為噴霧脫硫塔，第二部分為濕式除塵器，簡(jiǎn)稱為PS型除塵脫硫裝置。8.6.4鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)（1）噴霧脫硫塔石灰漿液經(jīng)霧化器霧化后，與鍋爐煙氣在噴霧脫硫塔內(nèi)混合,煙氣中SO2在霧滴中石灰反應(yīng)生成CaSO4。在脫硫的同時(shí),利用噴霧塔洗滌器的工作原理，煙氣中塵粒與液滴之間由干慣性碰撞、截留和凝聚等作用，使較大的粒子被液滴捕集,實(shí)現(xiàn)一次除塵。8.6.4鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)（2）濕式除塵器經(jīng)噴霧脫硫塔處理的煙氣進(jìn)人除塵器內(nèi),氣流以細(xì)流方式穿過水層,激發(fā)出泡沫和水花,氣流中大塵粒因慣性與水碰撞而被捕獲,氣流穿過泡沫層進(jìn)人塔體,受到激起的水花和霧滴的淋浴,得到進(jìn)一步凈化,從而完成二次除塵過程。8.6.4鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)（3）煙霧凈化脫水處理后的煙氣經(jīng)除塵器上方的煙霧凈化器脫水，要求脫水率大于90%，從而使引風(fēng)機(jī)不帶水并避免結(jié)垢。8.7電廠煙氣脫硫技術(shù)1.概述發(fā)電廠：將各種動(dòng)力能源轉(zhuǎn)變成電能的生產(chǎn)單位。分類：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠等?；鹆Πl(fā)電在我國(guó)占主導(dǎo)地位。8.7電廠煙氣脫硫技術(shù)2.燃煤的火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程經(jīng)過磨制的煤粉送到鍋爐中燃燒放出熱量，加熱鍋爐中的給水，產(chǎn)生一定溫度和壓力的蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，再將具有一定壓力和溫度的的蒸汽送入汽輪機(jī)內(nèi)，沖動(dòng)氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。8.7電廠煙氣脫硫技術(shù)火力發(fā)電廠工藝流程圖8.7電廠煙氣脫硫技術(shù)3.工程應(yīng)用實(shí)例（1）重慶珞璜電廠：濕式石灰石—石膏工藝（2）松木坪電廠：活性炭法（3）宜賓豆壩電廠：活性炭—磷銨復(fù)肥法（4）

漳州后石電廠：海水法脫硫工藝（5）

成都熱電廠：電子束輻照脫硫工藝（6）

綿陽(yáng)科學(xué)城熱電廠：等離于體雙脫工藝（1）重慶珞璜電廠珞磺電廠總裝機(jī)容量4×360

MW，F(xiàn)GD工程分I、Ⅱ兩期實(shí)施，均采用日本三菱脫硫技術(shù)和裝備。I期工程于1992年建成。主要由吸收劑制備、煙氣(再熱)、循環(huán)氧化、石膏脫水和操作監(jiān)控5個(gè)系統(tǒng)組成，此外還有公用輔助設(shè)施。（1）重慶珞璜電廠珞璜電廠I期脫硫工程工藝流程（2）松木坪電廠