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1、硫污染的产生与治理硫污染的产生与治理报告人：牛臣报告人：牛臣前言前言 一、什么是硫污染？一、什么是硫污染？硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。硫在地壳中含量颇丰，在地球上分布广泛，煤炭硫在地壳中含量颇丰，在地球上分布广泛，煤炭、石油、天然气等人类广泛利用的矿物燃料都含有、石油、天然气等人类广泛利用的矿物燃料都含有硫。硫。二、硫污染的表现形式二、硫污染的表现形式 三、硫污染的形成与危害三、硫污染的形成与危害 二氧化硫是一种辛辣、窒息性气体，能使呼吸系统生理二氧化硫是一种
2、辛辣、窒息性气体，能使呼吸系统生理功能减退，肺功能降低，可引起气管炎、支气管哮喘等。功能减退，肺功能降低，可引起气管炎、支气管哮喘等。对人体有潜在影响对人体有潜在影响0.5ppm以上以上多数人开始感到刺激多数人开始感到刺激人会出现溃疡和肺水人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。肿直至窒息死亡。大气中大气中SO2浓浓度对人体影响度对人体影响13ppm400500ppm 二氧化硫可附着在大气中颗粒物之上，从而进入到二氧化硫可附着在大气中颗粒物之上，从而进入到人体肺泡深处。当大气中二氧化硫浓度为人体肺泡深处。当大气中二氧化硫浓度为0.21ppm0.21ppm，烟尘，烟尘浓度大于浓度大于0.3mg/L0.
3、3mg/L，可引起更大的危害。，可引起更大的危害。二氧化硫与烟尘的协同作用二氧化硫与烟尘的协同作用如伦敦烟雾事件、马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件，都是这种如伦敦烟雾事件、马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件，都是这种协同作用造成的危害。协同作用造成的危害。人类活动排放的人类活动排放的SO2排放约占总量的的排放约占总量的的2/3（约（约1.5亿亿吨），且集中在占地球面积的吨），且集中在占地球面积的1%的城市和工业的城市和工业区上方，这是造成大气污染和酸雨的主要原因。区上方，这是造成大气污染和酸雨的主要原因。引发酸雨引发酸雨酸雨的形成酸雨的形成酸雨的形成是一种复杂酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理
4、的大气化学和大气物理过程，一般性认为如下：过程，一般性认为如下：SO2等酸性气体进等酸性气体进入大气并在局部地入大气并在局部地区富集区富集溶解于水形成亚硫溶解于水形成亚硫酸酸在氧化剂作用下形在氧化剂作用下形成硫酸成硫酸目前我国酸雨中硫氧化物的贡献要大于氮氧化物目前我国酸雨中硫氧化物的贡献要大于氮氧化物土壤湖泊酸化土壤湖泊酸化危害植被农作物危害植被农作物腐蚀损坏建筑物腐蚀损坏建筑物危害人体健康危害人体健康造成钾钙钠镁铝的造成钾钙钠镁铝的流失流失PHPH小于小于3.03.0时，会时，会对叶片造成直接损害对叶片造成直接损害使其表面出现漏洞使其表面出现漏洞开裂开裂免疫力下降，支气管免疫力下降，支气管哮
5、喘等呼吸道疾病哮喘等呼吸道疾病 第一节第一节、我国硫污染现状、我国硫污染现状 硫污染的主要来源为含硫燃料（如煤和石油）硫污染的主要来源为含硫燃料（如煤和石油）的燃烧，含硫矿石的冶炼。而燃料燃烧产生的的燃烧，含硫矿石的冶炼。而燃料燃烧产生的硫氧化物排放量可占到总量的硫氧化物排放量可占到总量的80%90%一一、硫污染的主要来源硫污染的主要来源 历年历年SO2工业生活排放比例工业生活排放比例各行业各行业SO2排放比例排放比例由上述数据可以得出结论，我国硫污染来源主要为消耗煤的火力发电厂，由上述数据可以得出结论，我国硫污染来源主要为消耗煤的火力发电厂，故硫污染的控制重点也在于对火电厂的排放控制故硫污染
6、的控制重点也在于对火电厂的排放控制截至截至20122012年底，全国电力装机容量已达年底，全国电力装机容量已达11.411.4亿千瓦，居亿千瓦，居世界第一位，其中火电为世界第一位，其中火电为8.48.4亿千瓦，占全国总装机容亿千瓦，占全国总装机容量的量的73%73%，火电发电量约占全部发电量的，火电发电量约占全部发电量的80%80%以上，消以上，消耗燃煤耗燃煤1616亿吨亿吨不同燃料含硫量不同不同燃料含硫量不同煤煤重油重油汽油汽油轻油轻油含硫量含硫量（%）0.72.50.51.50.170.750.170.75煤的含硫量比其他燃料高，因此燃烧时产生煤的含硫量比其他燃料高，因此燃烧时产生的的SO
7、2也要更多，我国大气中也要更多，我国大气中87%87%的的SO2来自来自于煤的燃烧。于煤的燃烧。煤煤石油石油水力发电水力发电天然气天然气核能核能我国能源占全我国能源占全球比例（球比例（%）34.448.1911.701.451.81以煤炭为主要一次能以煤炭为主要一次能源的格局在相当长的源的格局在相当长的一个时期内不会改变一个时期内不会改变 我国的我国的SO2排放量排放量2005年已达年已达2549万吨，成为世万吨，成为世界第一大界第一大SO2排放国，面排放国，面临国内外巨大的减排压力。临国内外巨大的减排压力。十一五期间提出十一五期间提出SO2排放排放量在量在2005年的基础上削减年的基础上削减
8、10%。二、降低硫污染排放的方向二、降低硫污染排放的方向 环境保护部发布环境保护部发布2014年上半年各省自治区直辖年上半年各省自治区直辖市主要污染物排放量指标公报二氧化硫排放总量市主要污染物排放量指标公报二氧化硫排放总量1037.2万吨，同比下降万吨，同比下降1.87%1 1）亚洲作为高速发展且人口众多的发展中国家聚集地，）亚洲作为高速发展且人口众多的发展中国家聚集地，排放量巨大且增长迅速排放量巨大且增长迅速2 2）欧洲国家起步较早，对）欧洲国家起步较早，对SO2排放认识更深，技术更加排放认识更深，技术更加先进，故排放量持续走低先进，故排放量持续走低1.使用核能和不可燃烧的可再生能源使用核能
9、和不可燃烧的可再生能源2.高效技术引起的变化高效技术引起的变化3.用排放用排放SO2浓度较低的化石燃料浓度较低的化石燃料4.采用烟气除硫来控制采用烟气除硫来控制第二节、硫污染的控制第二节、硫污染的控制 为了控制为了控制SO2排放，国内外采取了很多办法，归纳排放，国内外采取了很多办法，归纳起来，大致有以下几种起来，大致有以下几种一一、硫污染控制的主要方法硫污染控制的主要方法 高烟囱排放高烟囱排放燃料脱硫燃料脱硫燃烧过程脱硫燃烧过程脱硫废气脱硫废气脱硫1 1）高烟囱排放高烟囱排放 利用自然净化能力控制烟气中利用自然净化能力控制烟气中SO2对环境污染的方法。对环境污染的方法。高烟囱排放有利于煤烟中高
10、烟囱排放有利于煤烟中SO2在大气中的扩散稀释。烟囱越在大气中的扩散稀释。烟囱越高扩散稀释作用越强。高扩散稀释作用越强。起源于西方国家开始治理起源于西方国家开始治理SO2污染之初，普遍采用高烟囱扩散污染之初，普遍采用高烟囱扩散稀释方法，高烟囱控制大气稀释方法，高烟囱控制大气SO2污染成为当时的一种潮流污染成为当时的一种潮流加拿大建有目前世界上最高的排放煤烟的烟囱，加拿大建有目前世界上最高的排放煤烟的烟囱，高达高达385.5385.5米。米。但高烟囱排放并不能减少排出的污染物总但高烟囱排放并不能减少排出的污染物总量，只是由于大气湍流的扩散稀释作用量，只是由于大气湍流的扩散稀释作用,降低了降低了SO
11、2等污染物的浓度。而自然界的净化能力有一等污染物的浓度。而自然界的净化能力有一定限度。定限度。2)2)燃料脱硫燃料脱硫 采用低硫燃料燃烧是控制采用低硫燃料燃烧是控制SO2污染的根本性措污染的根本性措施，但天然低硫燃料有限，所以采用燃烧前脱硫技施，但天然低硫燃料有限，所以采用燃烧前脱硫技术就成为了重点。术就成为了重点。有机硫有机硫与煤的有机与煤的有机结构相结合结构相结合硫醇硫醇硫醚硫醚无机硫无机硫无机物形态无机物形态夹杂在煤中夹杂在煤中硫铁矿硫硫铁矿硫硫酸盐硫硫酸盐硫单质硫（少量）单质硫（少量）不可燃硫不可燃硫煤炭脱硫主要分为煤炭脱硫主要分为物理法、化学法、生物法物理法、化学法、生物法1 1）物
12、理法）物理法 主要利用矿物的密度，表面特性，磁性差别来进行分选主要利用矿物的密度，表面特性，磁性差别来进行分选跳汰选煤跳汰选煤物料在垂直脉动作用下，在固定运物料在垂直脉动作用下，在固定运动的筛面上连续进行的跳汰过程动的筛面上连续进行的跳汰过程主导作用主导作用重介质选煤重介质选煤效率最高效率最高用密度大于水的重液用密度大于水的重液或重悬浮液，利用颗或重悬浮液，利用颗粒在液体中的状态来粒在液体中的状态来分选分选2 2）化学法）化学法利用强酸强碱和强氧化剂利用强酸强碱和强氧化剂化剂来脱硫化剂来脱硫在高温高压下进行，影响煤的性质，需要在高温高压下进行，影响煤的性质，需要高活性的试剂，成本较高高活性的试
13、剂，成本较高增加了重介质的净化回收，设备磨损较严重增加了重介质的净化回收，设备磨损较严重3 3）燃烧过程的脱硫燃烧过程的脱硫循环流化床燃烧循环流化床燃烧 石灰石石灰石(CaCO3)或白云石或白云石(CaCO3MgCO3)作为脱硫剂作为脱硫剂循环流换床燃烧脱硫原理循环流换床燃烧脱硫原理 反应初期，反应初期，SO2在脱硫剂的表面和大空隙中进行反应，当在脱硫剂的表面和大空隙中进行反应，当在表面形成形成致密的在表面形成形成致密的CaSO4 时会阻碍时会阻碍SO2的进入，对高硫煤的进入，对高硫煤来说，来说，SO2浓度较高时，向内部扩散的能力强，脱硫效率也高浓度较高时，向内部扩散的能力强，脱硫效率也高 C
14、aCO=CaO+CO CaO+SO=CaSO 2CaSO+O=2CaSO4 2CaO+2SO+O=2CaSO4 飞扬的物料逸出气流床后被旋风分飞扬的物料逸出气流床后被旋风分离器从烟气中分离出来，并流入外置换离器从烟气中分离出来，并流入外置换热器中，冷却后循环至燃烧室内热器中，冷却后循环至燃烧室内影响循环流换床脱硫的因素影响循环流换床脱硫的因素当其增加时，脱硫效率提高，但提升效果愈来愈弱当其增加时，脱硫效率提高，但提升效果愈来愈弱兼顾脱硫与燃烧效率，兼顾脱硫与燃烧效率，850850为宜为宜以以3mm为宜，过细易被烟气带出，造成浪费为宜，过细易被烟气带出，造成浪费3 3）石灰石）石灰石粒度粒度 2
15、 2）床温）床温 1 1）钙硫比）钙硫比 存在的主要问题存在的主要问题3）由于脱硫反应，需消耗氧，空气消耗量变大，排烟量变大，也会）由于脱硫反应，需消耗氧，空气消耗量变大，排烟量变大，也会造成热损失造成热损失2）锅炉灰渣由煤中灰分和脱硫产物组成，仍具有相当高的温度，且）锅炉灰渣由煤中灰分和脱硫产物组成，仍具有相当高的温度，且排量较大，造成较高的热损失，灰渣物理热损失为排量较大，造成较高的热损失，灰渣物理热损失为2%3%（煤粉炉（煤粉炉为为0.1%0.3%）一、锅炉热效率下降一、锅炉热效率下降1）加入流化床的石灰石含有一定的水分，受热从液态变成气态带出）加入流化床的石灰石含有一定的水分，受热从液
16、态变成气态带出相应的热量会对热效率产生一定的影响相应的热量会对热效率产生一定的影响二、运行成本增加二、运行成本增加 以两台以两台220t/h220t/h循环流化床锅炉为例，电厂直接购入成品循环流化床锅炉为例，电厂直接购入成品石灰石，整体流程为石灰石，整体流程为炉膛炉膛气力输送系气力输送系统统炉前仓炉前仓为保证一整套系统的运行，电厂需设备投入及人工费为保证一整套系统的运行，电厂需设备投入及人工费8080万万元，设备折旧费元，设备折旧费107107万元，石灰石购买费万元，石灰石购买费260260万元万元石灰石运进石灰石运进厂区厂区气力卸车并气力卸车并入存储仓入存储仓气力输送系气力输送系统统 201
17、4年年3月月28日国家日国家发改委出台了燃煤改委出台了燃煤发电机机组环保保电价及价及环保保设施运行施运行监管管办法法规定燃煤定燃煤发电机机组必必须按按规定安装脱硫、脱硝和除定安装脱硫、脱硝和除尘环保保设施施，脱硫脱硫电价加价价加价标准准为每千每千瓦瓦时1.5分分钱，脱硝，脱硝电价价为1分分钱，除，除尘电价价为0.2分分钱.4)4)烟气脱硫烟气脱硫烟气脱硫（烟气脱硫（FGD）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制二氧化硫污染最有效的技术手段法，是控制二氧化硫污染最有效的技术手段设备体积过大，脱硫效果差设备体积过大，脱硫效果差设备简单，无污水废酸流出，
18、设备腐蚀小设备简单，无污水废酸流出，设备腐蚀小缺点：缺点：利用固态吸收剂脱除烟气中的利用固态吸收剂脱除烟气中的SO21.1.干法烟气脱硫干法烟气脱硫特点：特点：系统复杂，存在二次污染系统复杂，存在二次污染反应速度快，脱硫效率高（反应速度快，脱硫效率高（95%以上）以上）缺点：缺点：利用液态吸收剂来吸收利用液态吸收剂来吸收SO2，我国大容量机组电厂优，我国大容量机组电厂优先考虑先考虑2.2.湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫特点：特点：（世界上技术最成熟，应用最广）（世界上技术最成熟，应用最广）3.3.半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫特点：特点：兼顾干法湿法两者的特点兼顾干法湿法两者的特点（循环流化床烟气脱硫
19、）（循环流化床烟气脱硫）石灰石石灰石-石膏湿法烟气脱硫石膏湿法烟气脱硫 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成浆液，烟气石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成浆液，烟气中的中的SO2与浆液中的与浆液中的CaCO3以及鼓入的空气中的以及鼓入的空气中的O2进行化进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏增压风机：增压风机：用于克服用于克服FGDFGD装置的烟道阻力，将装置的烟道阻力，将原烟气导入脱硫系统，并稳定锅原烟气导入脱硫系统，并稳定锅炉引风机出口压力的重要设备炉引风机出口压力的重要设备烟气换热器：烟气换热器：利用原烟气的余热来加热洁净烟利用原烟气的余热来加热洁
20、净烟气，使洁净烟气高于露点温度，气，使洁净烟气高于露点温度，减轻对烟道烟囱腐蚀减轻对烟道烟囱腐蚀但对于其去留问题存在不同意见但对于其去留问题存在不同意见烟气挡板：烟气挡板：保证保证FGDFGD停运时不影响烟风系统正停运时不影响烟风系统正常运行，反应速度应满足脱硫装常运行，反应速度应满足脱硫装置发生故障的瞬间不引起锅炉跳置发生故障的瞬间不引起锅炉跳闸闸循环流化床烟气脱硫（循环流化床烟气脱硫（CFB-FGDCFB-FGD）20世纪世纪80年代后期由德国年代后期由德国Lurgi公司开发，根据固体流态化技术公司开发，根据固体流态化技术发展而来，近几年开始发展迅速发展而来，近几年开始发展迅速1）以循环流
21、化床为原理，在反应器中形成粉体浓度很高的烟气流化）以循环流化床为原理，在反应器中形成粉体浓度很高的烟气流化床，强化传热床，强化传热2）将运行温度降到接近露点，延长脱硫剂与烟气接触时间）将运行温度降到接近露点，延长脱硫剂与烟气接触时间 目前，目前，CFB-FGDCFB-FGD技术达到工业化的应用的工艺流程技术达到工业化的应用的工艺流程主要有三种：主要有三种：德国德国LLBLLB公司开发的循环流化床脱硫（公司开发的循环流化床脱硫（CFBCFB）（干法）（干法）德国德国WulffWulff公司的回流式循环流化床（公司的回流式循环流化床（RCFBRCFB）（干或半干）（干或半干）丹麦丹麦F.L.smi
22、thF.L.smith公司的气体悬浮烟气脱硫（公司的气体悬浮烟气脱硫（GSAGSA）（半干）（半干）三种工艺的工作原理相似三种工艺的工作原理相似循环流化床脱硫（循环流化床脱硫（CFBCFB）回流式循环流化床（回流式循环流化床（RCFBRCFB）气体悬浮烟气脱硫（气体悬浮烟气脱硫（GSAGSA）据资料介绍，该技术可配锅炉容量为据资料介绍，该技术可配锅炉容量为 2201025t/h，脱硫效率为脱硫效率为 90%，国外有在，国外有在 270MW 燃油机组上使燃油机组上使用的业绩，国内广州恒运电厂用的业绩，国内广州恒运电厂 210MW燃煤机组采用燃煤机组采用的这种脱硫装置已投运，彭城电厂二期的这种脱硫
23、装置已投运，彭城电厂二期 2300MW 机组、榆社电厂二期机组、榆社电厂二期 2300MW 机组脱硫装置也采机组脱硫装置也采用该工艺。用该工艺。在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的资的25%25%之多。之多。在两台在两台75t/h 75t/h 循环流化床锅炉上得到实践应用，工程投循环流化床锅炉上得到实践应用，工程投资资960960万元，建设工期万元，建设工期6 6个月，试运行结果表明脱硫除尘效率个月，试运行结果表明脱硫除尘效率达到了设计要求，运行成本为达到了设计要求，运行成本为 电费：电费：0.45 元元/kwh450 kw7 200 h145.8 万元万元 水费：水费：0.75 元元/t6.8 t/h7 200 h3.67 万元万元 脱硫剂费：脱硫剂费：85 元元/t1.2 t/h7 200 h73.44 万元万元 500 元元/t1.1 t/h7 200 h396 万元万元 人工费用：人工费用：12 万元万元 总总 成成 本：本：631 万元万元 脱硫成本：脱硫成本：631 万元万元/6368 T991 元元/T面临的成本问题面临的成本问题