大氣污染控制工程 脫硫?qū)I(yè)課教材

5低濃度二氧化硫的凈化SO2凈化常用工藝的原理、流程、設(shè)備和操作；典型流程：重點(diǎn)掌握SO2凈化方法的典型流程：石灰石/石灰—石膏法、鈉堿法、氨法脫硫等；能進(jìn)行工藝的運(yùn)行和操作，解決脫硫工藝運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。概述我國(guó)主要大氣環(huán)境污染物：煙塵和二氧化硫。高濃度SO2廢氣采用接觸氧化法制取硫酸。煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization）一般是指對(duì)低濃度廢氣（0.1%~0.5%）的治理。根據(jù)工藝不同，煙氣脫硫方法：干法脫硫、濕法脫硫、干濕法脫硫根據(jù)凈化原理和流程來(lái)分類(lèi)：直接用各種液體或固體物料吸收或吸附廢氣中的SO2的方法；廢氣中的SO2氧化為SO3，再吸收生產(chǎn)硫酸的方法；將廢氣中的SO2還原為硫加以回收的方法。干法脫硫：使用粉狀、粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑去除廢氣中的SO2。優(yōu)點(diǎn)：流程中無(wú)廢水、廢酸排出，減少了二次污染和能量消耗；缺點(diǎn)：脫硫效率較低，設(shè)備龐大，操作要求高。濕法脫硫：采用液體吸收劑洗滌去除SO2。特點(diǎn)：脫硫效率較高，可回收副產(chǎn)品，較多采用；但流程長(zhǎng)、投資大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高、煙氣不易擴(kuò)散。干濕法脫硫：采用液體吸收劑洗滌含SO2煙氣，在吸收過(guò)程中水分得到蒸發(fā)，得到顆粒物質(zhì)，并用除塵器加以回收凈化。推廣重點(diǎn)：①推廣循環(huán)流化床燃燒脫硫成套技術(shù)及爐內(nèi)噴鈣技術(shù)；②采用型煤燃燒成套技術(shù)、循環(huán)硫化床燃燒脫硫技術(shù)、濕式脫硫除塵技術(shù)。石灰石/石灰法石灰/石灰石法：石灰石、石灰或白云石等作為脫硫劑，脫除廢氣中SO2。（國(guó)內(nèi)外占80%）采用方法：干法——將石灰石直接噴入鍋爐爐膛內(nèi)；濕法——將石灰石等制成漿液洗滌含硫廢氣1.石灰/石灰石直接噴射法石灰石或石灰粉直接噴入鍋爐爐膛內(nèi)進(jìn)行脫硫。1.方法原理CaCO3→CaO+CO2（高溫）CaO+SO2→CaSO3CaSO3+1/2O2→CaSO42.工藝流程與操作

石灰石直接噴射法從煙氣中脫除SO2流程

3.操作中主要控制條件分解溫度：石灰石約為765℃，低于此溫度發(fā)生可逆反應(yīng)。白云石約為344℃。脫硫反應(yīng)有效溫度：煙氣溫度低有利于脫硫反應(yīng)。但溫度低反應(yīng)速度較慢，控制在950~1100℃。MgO與SO2的控制溫度約為800℃。Ca(OH)2與SO2的控制溫度可以更低一些?？刂啤盁保红褵郎囟冗^(guò)高，氧化鈣的多孔體變?yōu)槊軐?shí)體。石灰石噴入位置的爐膛溫度應(yīng)該＜1100℃。石灰石的粒度：粒徑＜0.1mm。注意：石灰/石灰石直接噴射法所需設(shè)備少、投資省，但脫硫效率低，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)沉積，只用在中小鍋爐上。2流化床燃燒法基本類(lèi)型：流態(tài)物再循環(huán)的沸騰床（BB）、內(nèi)部循環(huán)的沸騰床、循環(huán)流化床（CFB）和不同流化態(tài)組合系統(tǒng)。流程：正常燃燒時(shí)，破碎到一定粒度的煤粒和脫硫劑由給料機(jī)送入爐內(nèi)，與燃燒所需空氣混合燃燒，燃燒后煙氣經(jīng)回收熱量和除塵后排放。常壓鼓泡流化床鍋爐1.鼓風(fēng)機(jī)；2.燃煤料倉(cāng)；3.石灰石料倉(cāng)；4.換熱器；5.省煤器；6.除塵器；7.燃燒層受熱管束鼓泡流化床鍋爐（FBC）爐膛Lurgi型外換熱器常壓循環(huán)流化床鍋爐示意圖1.燃燒床層；2.流化反應(yīng)器；3.旋風(fēng)除塵器；4.換熱器；5.空氣加熱器不帶熱交換器常壓循環(huán)流化床鍋爐示意圖1.反應(yīng)爐膛；2.除塵器；3.省煤器（換熱器）；4.空氣預(yù)熱器帶內(nèi)部換熱器常壓循環(huán)流化床鍋爐示意圖1.燃燒爐膛；2.旋風(fēng)除塵器；3.主換熱器；4.再熱器；5.省煤器三種典型常壓循環(huán)流化床鍋爐組成：固體物料循環(huán)回路和對(duì)流煙道。固體物料循環(huán)回路：流化床燃燒室或爐膛、旋風(fēng)分離器和固體物料回送設(shè)備。爐膛內(nèi)通常布置有水冷管用于冷卻；在對(duì)流煙道上布置過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等，用于吸收煙氣的余熱。流化床燃燒的優(yōu)點(diǎn)：燃料適應(yīng)性強(qiáng)，煤的灰分有時(shí)可高達(dá)40~60%；易于實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硫；氮氧化物生成量少；燃燒效率高；灰渣活性強(qiáng)，便于綜合利用。.3.濕式石灰石/石灰-石膏法采用石灰石或石灰的漿液吸收煙氣中的SO2，屬于濕式洗滌法。副產(chǎn)物是石膏，日本應(yīng)用最多。1.方法原理脫硫過(guò)程：吸收、氧化和副產(chǎn)品回收。吸收過(guò)程：Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2氧化反應(yīng)（煙道中含有氧）2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2↑注意：少量亞硫酸氫鈣被氧化放出SO2，進(jìn)入氧化塔以CaSO3·1/2H2O形式。2.流程及操作日本三菱重工石灰-石膏法的流程示意圖工藝流程：排放煙氣→冷卻塔（洗滌、降溫至60℃左右，增濕）→二級(jí)串聯(lián)吸收塔（石灰漿液洗滌脫硫）→除霧→加熱器升溫（140℃左右）→煙囪→排入大氣冷卻塔采用空塔，吸收塔采用柵條填料塔；為防止結(jié)垢堵塞，采用高液氣比，同時(shí)在漿液內(nèi)加入石膏“晶種”，沉淀過(guò)飽和硫酸鈣。吸收SO2后的漿液，用硫酸調(diào)整pH值至4~4.5后，在氧化塔內(nèi)60~80℃，4.9×105Pa的壓縮空氣氧化。氧化塔出來(lái)的氣體含有微量SO2，再送回吸收塔吸收；氧化后漿液經(jīng)增稠、脫水得石膏。濾液除去不溶雜質(zhì)，送往石灰乳槽，洗液返冷卻塔。生石灰在消石灰料漿調(diào)整槽內(nèi)加水配成石灰料漿，用泵送到吸收塔。石灰-石膏法脫硫率＞90％，可副產(chǎn)含水5％~10％的優(yōu)質(zhì)石膏。3.主要設(shè)備①吸收設(shè)備核心設(shè)備。常用：噴淋塔、填料塔、湍球塔、板式塔等，本工藝采用填料塔。②氧化塔回轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為500~1000r／min，空氣被導(dǎo)入并被撕裂成微細(xì)氣泡；加快氧化速度，氧化效率較高，沒(méi)有料漿堵塞。4.操作影響因素提高SO2吸收率，減少設(shè)備的結(jié)垢與堵塞，控制以下主要影響因素：①漿液的pH值采用消石灰漿液時(shí)，PH值控制為5.6~6.2，采用石灰石漿液時(shí)，PH值控制在6~8。②吸收溫度低溫利于吸收吸收，但使反應(yīng)速度變慢，綜合考慮一般在50~70℃。③石灰石的粒度粒度越小，比表面積大，反應(yīng)面積大，提高石灰石的利用率和脫硫率。粒度在200~300目之間。④液氣比優(yōu)化計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，液氣比以15~20L/m3為宜。⑤漿液濃度漿液濃度過(guò)高易產(chǎn)生堵塞、磨損和結(jié)垢；但較低時(shí)，脫硫率較低，pH值不易控制。漿液濃度一般取10％~15％。⑥煙氣流速逆流噴淋塔適宜的塔內(nèi)氣速—般為2.44~3.66m/s，典型值為3m/s。⑦氧化方式自然氧化速度慢，強(qiáng)制氧化采用多，鼓入空氣。⑧控制吸收液過(guò)飽和防止系統(tǒng)結(jié)垢，加入二水硫酸鈣晶種，提供足夠的沉積面積，使溶解鹽優(yōu)先沉淀。⑨