燃煤二氧化硫的脫除

燃煤二氧化硫的脫除第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日背景我國是世界上唯一以煤為主要能源的國家，煤在一次能源中占75%，而其中84%以上是通過燃燒方法利用的。燃燒煤產生的SO2廢氣，成為大氣污染的最主要的根源。SO2是酸雨的主要組分，酸雨對水生生態(tài)系統(tǒng)，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)，建筑物和材料以及人體健康均有不同程度的危害，酸雨酸性越大造成的危害越嚴重。2003年我國煤炭消費量為15.8億噸，二氧化硫排放量達到2167萬噸，比2000年增長了8.6%。而我國基本消除酸雨污染所允許的最大二氧化硫排放量為：1200-1400萬噸。因此，燃煤二氧化硫的污染控制成為我國大氣污染控制的最主要任務。第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日我國二氧化硫污染控制的有關法規(guī)和標準的發(fā)展情況1992年兩省九市開始工業(yè)燃煤二氧化硫排污收費試點。1995年全國人大常委會第一次修訂《大氣污染防治法》。1996年修訂的《大氣污染防治法》第一次提出二氧化硫排放濃度限度。1998年兩控區(qū)二氧化硫排污收費，0.2元/公斤。2000年修訂《大氣污染防治法》。2003年9月國家環(huán)保局和國家發(fā)改委聯合印發(fā)《關于加強燃煤電廠二氧化硫防治工作的通知》。2003年12月國家環(huán)?？偩职l(fā)布新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》。

第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日2003年12月國家環(huán)?？偩职l(fā)布新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》

第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日脫硫方式

1燃燒前脫硫：通過洗煤等可以減少40%的無機硫。2燃燒時脫硫：（1）型煤固硫技術：加入固硫劑氧化鈣與二氧化硫和三氧化硫生成硫酸鈣。（2）循環(huán)硫化床脫硫技術。3燃燒后脫硫：即煙氣脫硫。應用最為廣泛的技術。

第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日煙氣脫硫按其用水量的多少可分為濕法，干法和半干法。濕法脫硫：主要包括石灰石-石膏法，海水脫硫法，鈉堿法，氧化鎂法等。半干法脫硫：旋轉噴霧干燥法，煙氣循環(huán)流化床脫硫技術，增濕灰循環(huán)脫硫技術等。干法脫硫：高能電子束法，脈沖電暈等離子體法，吸附-再生法等。第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日濕法煙氣脫硫技術1.石灰石（石灰）—石膏法以石灰石或石灰漿液與煙氣中SO2反應，脫硫產物石膏可直接拋棄，也可綜合利用，是世界上使用最多的技術。原理：SO2+2H2OH2SO3H2SO3+CaCO3CaSO3+H2O+CO2CaSO3+2H2O+1/2O2CaSO42H2O第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日該法具有脫硫反應速度快，脫硫效率高等優(yōu)點，但存在投資和運行維護費用都很高，脫硫產物較難處理，易造成二次污染，系統(tǒng)復雜，啟停不便等問題應用：太原熱電廠第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日圖1太原第一熱電廠的簡易型煙氣脫硫流程圖第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.海水脫硫

原理：一般海水的pH為8.0-8.3，自然堿度約為1.2-2.5mmol/L，具有天然的酸堿緩沖能力和吸收SO2的能力。SO2+2H2O+1/2O2SO42-+2H+HCO3-+H+CO2+H2O第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日該工藝用海水吸收煙氣中的SO2，再用空氣強制氧化為無害的硫酸鹽而溶于海水中，硫酸鹽是海水中的天然成分。

只能局限于沿海的地區(qū)，同時其對海水的長期影響尚有待觀察。應用：深圳西部電力公司2號300MW機組引進海水脫硫技術，1998年7月投入運營。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日海水脫硫工藝流程圖

第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日3.鈉堿吸收法該法是用堿液(NaOH或Na2CO3)吸收了SO2后，生成的Na2SO3在以后的循環(huán)中起主要作用。SO2的吸收:

SO2+Na2SO3+H2ONaHSO3SO2+Na2SO3Na2S2O5

SO2的再生:NaHSO3SO2+Na2SO3+H2O

Na2S2O5

SO2+Na2SO3

第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4.氧化鎂法用氧化鎂漿液吸收煙氣中的SO2，得到含結晶水的亞硫酸鎂和硫酸鎂的固體吸收產物，經脫水，干燥和煅燒還原后，再生出氧化鎂循環(huán)使用，高濃度的SO2氣體可用于制硫酸和硫磺。5.氧化鋅法用氧化鋅漿液吸收煙其中的SO2，得到亞硫酸鋅和硫酸鋅的固體吸收產物，經熱分解再生出氧化鋅循環(huán)使用，得到的高濃度的SO2氣體可用于制硫酸和硫磺。第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日半干法煙氣脫硫技術

旋轉噴霧干燥法：原理：生石灰先經過消化變?yōu)闅溲趸}漿液，經噴霧裝置霧化噴入煙氣中。CaO+H2OCa(OH)2SO2+2H2OH2SO3Ca(OH)2+H2SO3CaSO3+H2OCaSO3+1/2O2CaSO4與濕法相比，設備投資較低，塔內不結垢，耗能為濕法的一半，但系統(tǒng)存在磨損，堵塞等問題。應用：四川白馬電廠，脫硫率達80%以上。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日干法煙氣脫流技術

1.電子束照射法(EBA)：原理：煙氣經電子束照射后，高能電子的能量被O2，H2O等分子吸收，產生大量高反應活性的自由基或自由電子。

O2，H2O2O，H，OH等NH3，H2O，SO2，NO2SO3，N2O5H2SO3，HNO3(NH3)2SO4，NH3NO3e*

O，H，OH

NH3，H2O

第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日應用：四川成都電廠90MW機組優(yōu)點是能同時脫硫脫硝，能夠生成硫銨和硝銨等化肥副產品，反應時間短速度快，設備投資少。缺點是能耗大，煙氣輻射裝置目前未達到實用大鍋爐的要求。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.脈沖電暈等離子體法（PPCP）脈沖電暈等離子體法是在EBA法基礎上發(fā)展起來的。該法利用脈沖電暈放電形成的非平衡等離子體中的高能電子撞擊O2，H2O等分子形成高反應活性的自由基或自由電子。與EBA相比，該法省去了昂貴的電子束加速器，避免了短壽命的電子槍和X射線屏蔽等問題。第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1991年，大連理工大學承擔了國家重點自然科學基金項目“脈沖電暈等離子體活化法脫除煙氣中SO2和NO2的研究”，98年納入國家“八五”攻關項目，目前已經建成一套處理煙氣量為12000-20000m3/h的煙氣脫硫裝置。該方法目前的研究還不充分，SO2和NO2脫除的化學反應動力學，非平衡等離子體與離子自由基密度關系還需要進一步理論與實驗的研究。將來有希望替代EBA法。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日SulfurAdsorbedSO2FluegasConcentratedSO2H2SO4

吸附再生流程

3.活性焦炭吸附脫硫第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日吸附溫度100~200℃，吸附量6~12g/100g，脫硫效率一般高于90%。在系統(tǒng)里加入NH3，可同時除去NO2，脫除率80%。湖北松木坪電廠進行了5000m3/h的煙氣水洗再生活性炭脫硫中試。存在問題：活性炭中碘流失是主要問題，此外設備的腐蝕等問題未解決好。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日4.CuO/r-Al2O3工藝在300℃-450℃的溫度范圍內，CuO與SO2反應生成CuSO4，CuO與CuSO4對SCR還原NOx是很好的催化劑，反應結束后，CuSO4被送去再生。CuO+SO2+1/2O2CuSO44/xNOx+4NH3+O2(2/x+2)N2+6H2O

CuSO4Cu+SO2CuSO4orCuOCH4，CO，O2

第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日煙氣脫硫展望目前所采用的脫硫技術大多為拋棄型，煙氣中的二氧化硫未被利用。在對環(huán)境造成巨大影響的同時，SO2亦是生產硫酸和一系列重要化肥的必要原料。預計2005年，我國合成氨需求量將達33Mt，磷肥需求量10Mt。硫酸是生產磷肥的重要原料之一，目前的年產量為23Mt，相當于15Mt的SO2。但我國的硫資源相對匱乏，為滿足磷肥的增長要求，我國近年來大量進口硫磺。到2005年，我國進口的硫資源折合SO2將超過20Mt。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日一方面，SO2排放量大于2000萬噸/年，既污染了環(huán)境又造成極大的浪費；另一方面，SO2每年需大量進口。因此，如何善待SO2，將其回收，變廢為寶，對我國具有十分重要的意義。吸收，吸附再生脫硫法，等離子體脈沖電暈放電脫硫法等將在未來大有作為。第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日參考文獻和資料1.童志權,工業(yè)廢氣凈化與利用,北京,化學工業(yè)出版社,2001.2.鐘秦,燃煤煙氣脫硫脫硝工程實例,北京化學工業(yè)出版社,2002.3.雷仲存,工業(yè)脫硫技術,北京化學工業(yè)出版社,2001.4.V.Kwong,R.E.Meissner,ChemicalEngineering,1995,2,74.5.C.D.Livengoog,J.M.Markusse