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1、第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制v1.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v2.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v3.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v4.燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价v5.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动大行动硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点v早期早期局地环境中二氧化硫的浓度升高v近近100年来年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降v最近最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放第
2、一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v人类使用的化石燃料都含有一定量的硫人类使用的化石燃料都含有一定量的硫v燃料燃烧时，其中的硫大部分转化燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为为SO2第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的年际变化排放的年际变化第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v我国北方城市我国北方城市SO2污染现状污染现状第一节、硫循环与
3、硫排放第一节、硫循环与硫排放v我国南方城市我国南方城市SO2污染现状污染现状 80 6080 4060 2040020第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v1999年全国城市酸雨的频率统计年全国城市酸雨的频率统计1999年统计年统计264个城市个城市降水年均降水年均pH范围在范围在4.04 7.24年均年均pH低于低于5.6的城市有的城市有98个个占统计城市的占统计城市的37.12%第一节、硫循环与硫排放第一节、硫循环与硫排放v20世纪90年代末我国酸雨区域分布第二节燃烧前脱硫第二节燃烧前脱硫v1.煤炭的固态加工煤炭的固态加工煤炭洗选n物理洗煤物理洗煤n化学洗煤化学洗煤n微生物洗煤微生
4、物洗煤n型煤固硫型煤固硫我国以物理选煤为主。1995年我国煤炭洗选能力3.8108t，入洗量2.8108t，入洗率22%。第二节燃烧前脱硫第二节燃烧前脱硫v2.煤炭的转化煤炭的转化煤的气化n采用空气、氧气、采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气反应生成不同组分不同热值的煤气n移动床、流化床和气流床三种方法移动床、流化床和气流床三种方法煤的液化n通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品n直接液化和间接液化直接液化和间接液化第二节燃烧前脱硫第二节燃烧前脱硫v3.重油脱硫
5、重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离直接脱硫和间接脱硫第三节燃烧中脱硫第三节燃烧中脱硫v流化床燃烧技术流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类n按流态：鼓泡流化床和循环流化床按流态：鼓泡流化床和循环流化床n按运行压力：常压流化床和增压流化床按运行压力：常压流化床和增压流化床一、流化床燃烧脱硫一、流化床燃烧脱硫一、流一、流化床燃烧脱硫化床燃烧脱硫v2.流化床脱硫的化学过程流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供
6、了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO4一、一、流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫3 3流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素v1）钙硫比）钙硫比表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达v 2）煅烧温度）煅烧温度 存在最佳脱硫温度范围（800850C）温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重3.3.流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素3流化床燃
7、烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素3 3流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素v3）脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构）脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，又保证孔道不易堵塞v4）脱硫剂的种类）脱硫剂的种类白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍3 3流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素4 4脱硫剂的再生脱硫剂的再
8、生脱硫剂的再生脱硫剂的再生v不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240化学反应式反应1为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层第四节第四节 高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化第四节高第四节高浓度浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化主要是制酸常采用段间冷却催化法提高转化率SO2+1/2O2=SO3SO3+H2O=H2SO4第四节第四节高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化第五节第五节低浓度低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫v一、烟气脱硫方法概述一、烟气脱硫方法概述v燃烧设施直接排放的燃烧
9、设施直接排放的SO2浓度通常为浓度通常为10-410-3数量级数量级v由于由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵v分类分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物状态：湿法、干法和半干法第五节第五节低浓度低浓度SO2烟气脱硫（烟气脱硫（FGD）第五节第五节低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（原
10、理及影响因素）石灰法洗涤（原理及影响因素）影响因素：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）二、烟气脱硫工艺的主要设备二、烟气脱硫工艺的主要设备二、烟气脱硫工艺的主要设备二、烟气脱硫工艺的主要设备v武汉武汉阳逻阳逻电厂电厂脱硫脱硫吸收吸收塔塔二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）需要解决的问题n设备腐蚀设备腐蚀n结垢和堵塞结垢和堵塞n除雾器阻
11、塞除雾器阻塞n脱硫剂的利用率脱硫剂的利用率n液固分离液固分离n固体废物的处理处置固体废物的处理处置二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v2.改进的石灰石改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫加入己二酸的石灰石法n己二酸抑制气液界面上己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的溶解造成的pH值降低，加值降低，加速液相传质速液相传质n己二酸钙的存在增加了液相与己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力的反应能力n降低钙硫比降低钙硫比添加硫酸镁nSO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工
12、艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v3.喷雾干燥法烟气脱硫喷雾干燥法烟气脱硫一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法脱硫过程nSO2被雾化的被雾化的Ca(OH)2浆液或浆液或Na2CO3溶液吸收溶液吸收n温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物n干废物由袋式或电除尘器捕集干废物由袋式或电除尘器捕集设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3)二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v3.喷雾干燥法烟气脱硫（续）喷雾干燥法烟气脱硫
13、（续）主要过程n吸收剂制备吸收剂制备n吸收和干燥吸收和干燥n固体捕集固体捕集n固体废物处置固体废物处置n影响去除效率的工艺变量包括：影响去除效率的工艺变量包括：烟气出口温度接近绝热饱和烟气出口温度接近绝热饱和温度的程度、吸收剂当量比及温度的程度、吸收剂当量比及SO2入口浓度。入口浓度。二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v4.其他湿法脱硫工艺其他湿法脱硫工艺海水脱硫法二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v4.其他湿法脱硫工艺（续）其他湿法脱硫工艺（续）氨法n氨水做吸收剂氨水做吸收剂二、主要烟气脱硫工艺二、主
14、要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v5.干法脱硫技术干法脱硫技术二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v5.干法脱硫技术干法脱硫技术干法喷钙脱硫该工艺的核心是锅炉炉膛内喷石灰石粉部分和炉后的活化反应器v5.干法脱硫技术干法脱硫技术v影响系统脱硫性能的因素包括：炉膛喷射石灰石的影响系统脱硫性能的因素包括：炉膛喷射石灰石的位置和粒度、活化器内喷水量和钙硫比。位置和粒度、活化器内喷水量和钙硫比。v 通常，在炉膛上方温度为9501150的区域喷入石灰石粉。粒度80%小于40m，纯度大于90%，炉内脱硫率约为20%30%。v活化器的喷水雾 要
15、求烟气温度越接近绝热饱和温度越好，但不应引起活化器壁、除尘器和引风机接露。v存在的问题：热损失、灰负荷、对除尘器的影响。二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v5.干法脱硫技术干法脱硫技术循环流化床烟气脱硫三、同时脱硫脱氮工艺三、同时脱硫脱氮工艺v1.电子束辐射法电子束辐射法四、烟气脱硫工艺的综合比较四、烟气脱硫工艺的综合比较v主要涉及因素主要涉及因素脱硫效率钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂的来源脱硫副产品的处理处置对锅炉原有系统的影响对机组运行方式适应性的影响占地面积流程的复杂程度动力消耗工艺成熟度五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价五、燃煤二氧化硫污染控制
16、技术综合评价v评价指标评价指标1.技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范和商业化四个阶段2.技术性能。包括脱硫效率，处理能力，技术复杂程度，占地情况，能耗及副产品利用等，反映技术的综合性能3.环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与排放标准比较进行评价4.经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价评价v燃烧前和燃烧中技术燃烧前和燃烧中技术五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价评价v烟气脱硫技术烟气脱硫技术六、中国酸雨及二氧化硫污染控制六、中
17、国酸雨及二氧化硫污染控制时 间政 府 行 动 1990年12月 国务院环委会第19次会议通过关于控制酸雨 发展的意见，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方 面开展工作1991年 国家环保局组织开展征收工业燃煤二氧化硫排 污费研究工作1992年 国务院批准在贵州、广东两省和柳州、南宁、桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾 等九市开展征收工业燃煤二氧化硫排污费和 酸雨综合防治试点工作六、中国酸雨及二氧化硫污染控制六、中国酸雨及二氧化硫污染控制时 间政 府 行 动 1992年以来工业污染物排放标准中逐步制定二氧化硫排放限值。1996年，6个部门二氧化硫排放标准
18、颁布实施1995年8月 全国人大常委会通过了新修订的大气污染防治法，专门规定“国务院环境保护主管部门会同国务院有关 部门，根据气象、地形、土壤等自然条件，可以对 已经产生、可能产生酸雨的地区或者其他二氧化硫 污染严重的地区，经国务院批准后，划定为酸雨控 制区或者二氧化硫污染控制区”（两控区）1995年底 国家环保局组织开展“我国酸雨及二氧化硫控制区 划分”工作六、中国酸雨及二氧化硫污染控制六、中国酸雨及二氧化硫污染控制时 间政 府 行 动 1996年 全国人大批准国民经济和社会发展“九五”计划和 2010年远景目标纲要，国务院批复国务院关于 环境保护若干问题的决定，提出重点治理两控区 污染，要
19、求到2000年所有工业污染源达标1998年3月 国务院批复了国家环保局上报的“两控区”划分方案 （国函19985号）。两控区划定范围约占国土面 积的11.4%，二氧化硫排放量占全国的近60%1998年5-6月 国家环保总局布置了制定“酸雨和二氧化硫污染控制 行动方案”的工作计划，要求“两控区”的城市在 1998年年底前完成二氧化硫“双达标”规划六、中国酸雨及二氧化硫污染控制六、中国酸雨及二氧化硫污染控制时时 间间政政 府府 行行 动动 20002000年年全国人大通过第全国人大通过第3 3版版“大气污染防治法大气污染防治法”20002000年年1212月月国务院检查国务院检查“两控区两控区”的城市的城市 二氧化硫二氧化硫 “双达标双达标”20022002年年1 1月月国家有关部门发布二氧化硫污染控制技术政策国家有关部门发布二氧化硫污染控制技术政策20022002年年9 9月月国务院检查批准国务院检查批准“两控区两控区”“”“十五十五”计划计划