大氣污染控制工程8-1硫氧化物的污染控制

第8章硫氧化物的污染(wūrǎn)控制教學內容:§1硫循環(huán)及硫排放§2燃燒前脫硫§3流化床燃燒脫硫§4高濃度SO2尾氣的回收(huíshōu)和凈化§5低濃度SO2煙氣脫硫共六十七頁中國城市的大氣污染(dàqìwūrǎn)的特征煤煙型大氣污染(dàqìwūrǎn)共六十七頁中國城市(chéngshì)的大氣污染的特征煤煙型大氣污染(dàqìwūrǎn)中國的動力煤資源全硫的加權平均含量為1.15%含硫量小于0.5%的超低硫煤占39.35%0.5~1.0%的低硫煤占16.46%1.0~1.5%的中低硫煤占16.68%1.5~2.0%的中硫煤占9.49%2.0~3.0%的中高硫煤占7.85%3.0~5.0%的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占7.05%共六十七頁

每年（3~4）%的速度增長有55%的城市二氧化硫超過標準二氧化硫的排放會導致嚴重的環(huán)境問題(wèntí)：(1)酸雨(2)二氧化硫對人體健康有極大的危害。(3)SO2會給植物帶來嚴重的危害。共六十七頁城市燃用1噸煤所產生的二氧化硫和酸雨造成的經濟損失達(50~70)元。在“七五”期間僅兩廣(LiǎngGuǎng)、四川、貴州四省因酸雨造成的直接和間接經濟損失每年160億元。共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放我國SO2排放(páifànɡ)的年際變化共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放我國SO2排放(páifànɡ)的地區(qū)分布共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放我國SO2排放的行業(yè)(hángyè)特點共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放我國北方城市(chéngshì)SO2污染現(xiàn)狀共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放我國南方城市SO2污染(wūrǎn)現(xiàn)狀共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放20世紀90年代末我國酸雨區(qū)域(qūyù)分布共六十七頁我國政府制定的政策和法規(guī)1990年12月，國務院環(huán)委會決定采取控制措施1991年10月29日《燃煤電廠大氣污染物排放標準》1995年8月29日《中華人民共和國污染防治法》修正案，首次(shǒucì)對燃煤二氧化硫控制作出規(guī)定共六十七頁國家經貿委制定（1999）《火電廠煙氣脫硫關鍵技術與設備國產化規(guī)劃要點》國產化目標分為四步：至2001年，初步(chūbù)掌握火電廠濕法脫硫設計技術，濕法煙氣脫硫設備國產化率達80%左右。至2003末，具備獨立完成火電廠濕法煙氣脫硫工藝設計的能力，濕法煙氣脫硫設備國產化率達90%以上。至2005年末，濕法煙氣脫硫設備國產化率達95%以上。至2010年，濕法煙氣脫硫設備國產化率達100%。掌握其它若干種煙氣脫硫工藝的設計，設備國產化率達到95%以上。共六十七頁§1硫循環(huán)(xúnhuán)與硫排放共六十七頁§2燃燒(ránshāo)前脫硫一、煤炭的固態(tài)加工煤炭分選依據(jù)：密度不同(bùtónɡ)可使含硫量降低40%，灰份降低70%左右。型煤固硫：添加脫硫劑微生物方法：細菌脫硫磁力脫硫等共六十七頁二、煤炭(méitàn)的轉化煤的氣化采用空氣、氧氣、CO2和水蒸氣作為氣化劑，制得煤氣C+H2O=CO+H2反應所需的能量由碳的燃燒提供C+O2=CO2

使用空氣：低熱值煤氣使用氧氣：中低熱值煤氣將中熱值煤氣中的CO和H2合成(héchéng)甲烷：高熱值煤氣CO+3H2=CH4+H2O共六十七頁煤的液化液態(tài)烴燃料或液體化工原料直接液化煤粉在高溫條件(tiáojiàn)下催化加氫，同時脫去硫、氮、氧等，生成液態(tài)烴類燃料共六十七頁間接液化(yèhuà)法：首先將煤氣化為H2、CO，然后通過催化反應將氣態(tài)物質轉化為液態(tài)。nCO+2nH2→CnH2n+nH2O共六十七頁§2燃燒(ránshāo)前脫硫三、重油脫硫在催化劑作用下通過高壓(gāoyā)加氫反應，使氫與硫作用形成H2S從重油中分離直接脫硫和間接脫硫共六十七頁§3流化床燃燒(ránshāo)脫硫

一、流化床燃燒技術概述氣流速度(sùdù)介于臨界速度和輸送速度之間，煤粒保持流化狀態(tài)流化床分類按流態(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共六十七頁§3流化床燃燒(ránshāo)脫硫二、流化床脫硫的機理(jīlǐ)脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3?MgCO3）爐內化學反應共六十七頁§3流化床燃燒(ránshāo)脫硫共六十七頁三、流化床燃燒(ránshāo)脫硫的影響因素1.鈣硫比脫硫率（

）可以(kěyǐ)用Ca/S（R）近似表達共六十七頁三、流化床燃燒脫硫的影響(yǐngxiǎng)因素脫硫率共六十七頁2.煅燒溫度溫度低時，孔隙量少、孔徑(kǒngjìng)小溫度過高，CaCO3的燒結作用變得嚴重共六十七頁三、流化床燃燒(ránshāo)脫硫的影響因素脫硫率脫硫率共六十七頁三、流化床燃燒(ránshāo)脫硫的影響因素3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結構顆粒過小發(fā)生揚析孔徑(kǒngjìng)大小應適當共六十七頁4.脫硫劑的種類白云石優(yōu)點：孔徑分布和低溫煅燒(duànshāo)性能好缺點：易發(fā)生爆裂揚析，用量大石灰石常壓下常用共六十七頁四、脫硫劑的再生(zàishēng)不同溫度下的再生(zàishēng)反應共六十七頁流化床燃燒(ránshāo)脫硫的優(yōu)缺點優(yōu)點：1．清潔燃燒，脫硫率高，NOx排放少；2．燃料適應性強；3.燃燒效率高，可達95％--99％；4．負荷(fùhè)適應性好。缺點：1.對爐膛磨損嚴重；2.脫硫劑的存在增加了阻力、降低了燃燒室的溫度。3.脫硫產物的存在增加了后繼除塵的負擔。

共六十七頁冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常(tōngcháng)2％～40％化學反應式反應1為放熱反應，溫度低時轉化率高工業(yè)上一般采用多層催化床層§4高濃度SO2尾氣的回收(huíshōu)和凈化共六十七頁§4高濃度SO2尾氣(wěiqì)的回收和凈化共六十七頁§4高濃度SO2尾氣的回收(huíshōu)和凈化共六十七頁§5低濃度SO2煙氣(yānqì)脫硫一、煙氣脫硫概述15%過剩(guòshèng)空氣條件下，燃用含硫量1％～4％的煤，煙氣中SO2濃度為0.11％～0.35％；燃用含硫量1％～4％的燃料油，煙氣中SO2濃度為0.12％～0.31％共六十七頁中國(zhōnɡɡuó)城市的大氣污染的特征煤煙型大氣污染中國的動力煤資源(zīyuán)全硫的加權平均含量為1.15%含硫量小于0.5%的超低硫煤占39.35%0.5~1.0%的低硫煤占16.46%1.0~1.5%的中低硫煤占16.68%1.5~2.0%的中硫煤占9.49%2.0~3.0%的中高硫煤占7.85%3.0~5.0%的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占7.05%共六十七頁分類(fēnlèi)根據(jù)對脫硫生成物是否應用：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共六十七頁再生法（回收法）優(yōu)點：綜合利用硫資源避免二次污染減少處置(chǔzhì)場地缺點：脫硫費用高投資費用高共六十七頁脫硫產物狀態(tài)：濕法和干法干法使用固體(gùtǐ)吸收劑或吸附劑吸附，或催化轉化。優(yōu)點：無廢水、廢酸缺點：效率低、設備龐大、操作要求高共六十七頁濕法采用液體吸收(xīshōu)劑吸收(xīshōu)SO2。優(yōu)點：設備較簡單，操作容易，效率高，吸收劑利用率高，缺點：煙氣溫度較低（不利于煙囪排煙）基建投資大（約占電廠投資的11~18%）運行費用高（約占電廠總運行費用的8~18%）共六十七頁

二、主要(zhǔyào)煙氣脫硫工藝石灰石/石灰法洗滌煙氣脫硫改進(gǎijìn)的石灰石/石灰法煙氣脫硫噴霧干燥法煙氣脫硫氧化鎂法煙氣脫硫海水煙氣脫硫氨法煙氣脫硫干法煙氣脫硫共六十七頁二、主要(zhǔyào)煙氣脫硫工藝（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗滌共六十七頁共六十七頁（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗滌（續(xù)）共六十七頁（一）石灰石/石灰(shíhuī)法洗滌（續(xù)）石灰石系統(tǒng)中，Ca2+的產生(chǎnshēng)與H+的濃度和CaCO3的存在有關。石灰系統(tǒng)中，Ca2+的產生僅與CaO2的存在有關。共六十七頁影響(yǐngxiǎng)因素：

pH：

（1）pH值過低，SO2無法溶解；

（2）pH值過高，CaSO3的溶解度很低，使石灰石粒子表面鈍化；

（3）pH值過高，溶液中Ca(OH)2含量過高，易產生Ca(OH)2沉淀，使石灰石粒子表面鈍化。共六十七頁其它影響因素包括(bāokuò)：液氣比、鈣硫比、氣流速度、漿液的固體含量、SO2濃度、吸收塔結構

共六十七頁對吸收塔的要求：持液量大、氣液相間相對速度高、氣液接觸面積大、內部構件少、壓降小。常用(chánɡyònɡ)的吸收塔有：噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔共六十七頁該工藝的特點(tèdiǎn)工藝簡單經濟性較好運行維護工作量小廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收是世界上應用最多的一種煙氣脫硫技術。共六十七頁關注的問題設備腐蝕結垢和堵塞除霧器阻塞脫硫劑的利用率液固分離固體廢物的處理(chǔlǐ)處置共六十七頁

（二）改進(gǎijìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫加入(jiārù)己二酸的石灰石法目的：加速傳質原理：在洗滌貯液罐中，形成己二酸鈣在吸收器內，己二酸鈣與H2SO3反應生成

CaSO3，同時己二酸得以再生。共六十七頁添加硫酸鎂目的：防止結垢，提高SO2去除率。原理：H2SO3的消耗：H2SO3與Mg2+反應(fǎnyìng)生成MgSO3H2SO3與MgSO3反應生成Mg(HSO3)2

MgSO3的再生：石灰石與Mg(HSO3)2反應生成MgSO3和

CaSO3（二）改進的石灰石/石灰(shíhuī)濕法煙氣脫硫共六十七頁（二）改進的石灰石/石灰(shíhuī)濕法煙氣脫硫雙堿流程目的(mùdì)：解決結垢問題和提高SO2的利用率原理：先用可溶性堿性溶液作為吸收劑吸收SO2，再用石灰石或石灰再生。共六十七頁（三）噴霧干燥法煙氣(yānqì)脫硫脫硫過程吸收劑制備SO2被霧化的Ca(OH)2漿液或Na2CO3溶液吸收溫度(wēndù)較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物干廢物由袋式或電除塵器捕集固體廢物處置共六十七頁（三）噴霧干燥法煙氣(yānqì)脫硫共六十七頁主要系統(tǒng)（1）石灰漿制備系統(tǒng)（2）脫硫系統(tǒng)（3）除塵系統(tǒng)該工藝(gōngyì)化學物理原理為：CaO+H2O→Ca(OH)2SO2+H2O→H2SO3Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2OCaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液)CaSO3(液)→CaSO3(固)CaSO4(液)→CaSO4(固)共六十七頁影響噴霧干燥干法煙氣脫硫效率的主要因素(yīnsù)：（1）鈣硫比鈣硫比增加，脫硫率也增大（2）吸收塔出口煙溫越接近絕熱飽和溫度，脫硫率越高。（3）SO2入口濃度共六十七頁該工藝的主要優(yōu)點設備簡單(jiǎndān)操作簡單無廢水排放能耗低缺點對吸收劑的質量要求較高共六十七頁

（四）其他(qítā)濕法脫硫工藝1.氧化鎂法原理：用氧化鎂漿液吸收，產生亞硫酸鎂和少量硫酸鎂，然后加熱再生。注意事項：（1）限制亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂；（2）嚴格控制焙燒溫度，防治氧化鎂燒硬或燒結(shāojié)。優(yōu)點：效率高、可回收硫、避免產生固體廢物共六十七頁2.海水脫硫法兩種工藝：（1）純海水作為吸收劑（2）在海水中添加石灰后作為吸收劑