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1、大气污染控制工程第八章大气污染控制工程第八章,第四节第四节 干法烟气脱硫干法烟气脱硫 在较低温度下在较低温度下CaSO3也可能生成。如果煤中含有也可能生成。如果煤中含有卤元素，下列反应也能够发生：卤元素，下列反应也能够发生：若烟气中有若烟气中有SO3，炉内喷钙能比石灰石，炉内喷钙能比石灰石/石膏湿法石膏湿法更有效的脱除更有效的脱除SO3：炉内喷钙影响因素炉内喷钙影响因素1.吸收剂的种类吸收剂的种类2.颗粒的尺寸颗粒的尺寸3.喷射的位置喷射的位置炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫技术炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫技术（LIFAC（Limestone injection into the furnace
2、and activation of calcium oxide）图图3 LIFAC工艺流程图工艺流程图（a）（b）化学过程化学过程两个阶段：两个阶段：1.炉膛中进行的化学反应炉膛中进行的化学反应2.第二阶段是在活化反应器中进行的反应。在活第二阶段是在活化反应器中进行的反应。在活化器内喷入雾化水，使烟气增湿，烟气中未反应化器内喷入雾化水，使烟气增湿，烟气中未反应的的CaO与水反应生成在低温下有很高的活性的与水反应生成在低温下有很高的活性的Ca(OH)2与烟气中剩余的与烟气中剩余的SO2反应，生成反应，生成CaSO3，接着部分被氧化成接着部分被氧化成CaSO4。化学过程化学过程图图4 管道喷射烟气
3、脱硫工艺流程图管道喷射烟气脱硫工艺流程图3.2管道喷射烟气脱硫技术管道喷射烟气脱硫技术最普通的管道喷射形式如下：最普通的管道喷射形式如下：干消石灰，需增湿；干消石灰，需增湿；干钠基吸收剂，不需要增湿；干钠基吸收剂，不需要增湿；喷石灰浆或管内洗涤，不需要单独的增喷石灰浆或管内洗涤，不需要单独的增湿步骤；湿步骤；喷水增湿的作用有两个，一是增强了吸收剂的喷水增湿的作用有两个，一是增强了吸收剂的活性，提高了脱硫率；其次是调节了粉尘的特性，活性，提高了脱硫率；其次是调节了粉尘的特性，以保持以保持ESP的性能。的性能。管道喷射烟气脱硫技术管道喷射烟气脱硫技术其他的管道喷射工艺其他的管道喷射工艺a.有限区域
4、分散有限区域分散喷雾(CZD)b.E-SOx工工艺C.ADVACATE工工艺图图4 荷电干式吸收剂喷射脱硫技术工艺流程图荷电干式吸收剂喷射脱硫技术工艺流程图1熟石灰仓；熟石灰仓；2输送熟石灰风机；输送熟石灰风机；3喷枪主体；喷枪主体；4高压电源；高压电源；5高压包心电缆；高压包心电缆；6安装板；安装板；7烟气烟气通道；通道；8除尘器；除尘器；9引风机引风机3.3荷电干式吸收剂喷射脱硫技术（荷电干式吸收剂喷射脱硫技术（CDSI charged dry sorbent injection）优点为：投资费用较低，约占总投资的优点为：投资费用较低，约占总投资的5%6%，建设周期短；运行费用较低；系统耗
5、电小，约，建设周期短；运行费用较低；系统耗电小，约占机组额定发电量的占机组额定发电量的1.2%1.6%；工艺布置简；工艺布置简单，占地面积小；系统操作简单、维护方便，系单，占地面积小；系统操作简单、维护方便，系统通过计算机进行集中控制；无喷浆和喷水系统，统通过计算机进行集中控制；无喷浆和喷水系统，无废水排放；适合含硫中等的煤种；适合小型机无废水排放；适合含硫中等的煤种；适合小型机组，尤其适合老电厂的改造，原有烟道及相关设组，尤其适合老电厂的改造，原有烟道及相关设备不用更换，只需在烟道上稍做改造即可满足此备不用更换，只需在烟道上稍做改造即可满足此技术脱硫要求。技术脱硫要求。缺点为：脱硫效率低缺点
6、为：脱硫效率低(60%75%)；钙硫摩尔比大钙硫摩尔比大(约约1.5左右左右)；吸收剂利用率低；吸收剂利用率低；熟石灰的品质要求高，对颗粒粒径及其含水量要熟石灰的品质要求高，对颗粒粒径及其含水量要求比较严格；对到达吸收剂喷口处的烟气粉尘浓度求比较严格；对到达吸收剂喷口处的烟气粉尘浓度要求严格；除尘器除尘效率受一定影响；管道易堵要求严格；除尘器除尘效率受一定影响；管道易堵塞；脱硫产物不能利用。塞；脱硫产物不能利用。3.4 电子束照射烟气脱硫技术（电子束照射烟气脱硫技术（EBA）图图5 电子束烟气脱硫脱硝工艺流程图电子束烟气脱硫脱硝工艺流程图工艺原理工艺原理（1）游离基的生成：）游离基的生成：燃煤
7、排烟由氮、氧、水蒸汽、燃煤排烟由氮、氧、水蒸汽、CO2等主要成分及等主要成分及SO2、NOx等微量有害成分构成。当电子束照射烟气等微量有害成分构成。当电子束照射烟气时，电子束能量大部分被烟气中的氮、氧、水蒸汽所时，电子束能量大部分被烟气中的氮、氧、水蒸汽所吸收，从而生成富有反应活性的游离基吸收，从而生成富有反应活性的游离基(OH基、基、O原原子、子、HO2基、基、N基基)：N2、O2、H2OOH、O、HO2、N（2）SO2与与NOx的氧化：的氧化：烟烟气气中中的的SO2与与NOx,与与因因电电子子束束照照射射而而生生成成的的游游离离基基进进行行反反应应，分分别别氧氧化化成成硫硫酸酸（H2SO4
8、）与与硝硝酸酸（HNO3）：SO2HSO3HSO4SO2SO3HSO4NOHNO2HNO3NONO2+OHNONO2HNO3H2SO4+2NH3 (NH4)2SO4 HNO3+NH3 NH4NO3 SO2+2NH3+H2O+1/2O2 (NH4)2SO4 （3）硫酸铵与硝酸铵的生成：）硫酸铵与硝酸铵的生成：从电子束照射到硫酸铵、硝酸铵生成所需的时间从电子束照射到硫酸铵、硝酸铵生成所需的时间极短，仅约极短，仅约1秒。秒。工艺特点工艺特点电子束透过力、贯穿力强，经屏蔽后可在反应室内电子束透过力、贯穿力强，经屏蔽后可在反应室内集中供给高能量辐照烟气。反应速度快、时间短；集中供给高能量辐照烟气。反应速
9、度快、时间短；在同一反应室内同时脱硫与脱硝；在同一反应室内同时脱硫与脱硝；为干法过程，无废水排放；为干法过程，无废水排放；生成的副产品可作农用氮肥，无固体废弃物；生成的副产品可作农用氮肥，无固体废弃物；对烟气条件的变化适应性强；对烟气条件的变化适应性强；实现了自动控制，操作较简便。实现了自动控制，操作较简便。EBA示范项目技术经济指标示范项目技术经济指标（1）烟烟气气量量：30104m3/h，从从华华能能成成都都电电厂厂200MW机机组组670th锅炉烟气抽取。锅炉烟气抽取。（2）主要技术参数）主要技术参数(设计值设计值)：入口烟气入口烟气SO2浓度（最大）浓度（最大）5148mg/m3 入口
10、烟气入口烟气NOx浓度浓度 680mg/m3 入口烟气烟尘浓度入口烟气烟尘浓度 390mg/m3 脱硫效率脱硫效率 80 脱氮效率脱氮效率 10 电耗量电耗量 1900kWhh 水耗量水耗量 16th 蒸汽耗量蒸汽耗量 2th 出口烟气氨浓度出口烟气氨浓度(即反应剩余浓度即反应剩余浓度)76mgm3（3）电子束发生装置主要参数：）电子束发生装置主要参数：直流高压电源直流高压电源 800kVl000mA 电子加速器电子加速器 800kV400mA2（4）环境监测主要数据：）环境监测主要数据：烟气量烟气量 29.6104m3h 入口烟气入口烟气SO2浓度浓度 3025mg/m3 入口烟气入口烟气N
11、Ox浓度浓度 464mg/m3 出口烟气出口烟气SO2浓度浓度 360mg/m3 出口烟气出口烟气NOx浓度浓度 382mg/m3 脱硫率脱硫率 86.8 脱氮率脱氮率 17.6 出口烟气氨浓度出口烟气氨浓度 7.0mg/m3（5）消耗量均在设计值以内。）消耗量均在设计值以内。（7）反应屏蔽室周围）反应屏蔽室周围X射线强度：电子束发生装置在射线强度：电子束发生装置在800kV400mA2额定工况运行时，经由法定检测单额定工况运行时，经由法定检测单位测试为位测试为0.1 0.2SV/h，低于国家标准中允许，低于国家标准中允许X线强度不大于线强度不大于0.6SV/h(公众标准公众标准)的规定。的规
12、定。（6）副产品含氮量分析：）副产品含氮量分析：N含量含量=19.34。（8）建设费用）建设费用(含脱硫界区范围内原有建筑物拆迁含脱硫界区范围内原有建筑物拆迁费用费用)9,430万元，低于国家计委批复的预算控制数万元，低于国家计委批复的预算控制数10,400万元。按烟气处理量万元。按烟气处理量30104m3/h，对应于，对应于90MW发电能力，则单位建设投资约发电能力，则单位建设投资约1000元元kW （9）运行费用经测算约为）运行费用经测算约为900万元，扣除副产品销万元，扣除副产品销售收入后为售收入后为630万元。每万元。每kwh电的脱硫费用约为电的脱硫费用约为0.013元，每吨元，每吨S
13、O2除去的费用约为除去的费用约为1000元。元。运行状况与应用分析运行状况与应用分析运行状况：运行状况：中中日日合合作作成成都都电电厂厂EBA示示范范装装置置投投运运以以来来，运运行行状状况况达达到到预预期期效效果果。以以1998年年5月月22日日5月月24日日平平均均值值为为例例，烟烟气气量量30.0833104m3/h，烟烟气气入入口口SO2浓浓度度4358mg/m3，出出口口526mg/m3，脱硫率，脱硫率88。副副产产品品养养分分(即即含含氮氮量量)为为1820，经经检检测测副副产产品品重重金金属属含含量量远远低低于于农农用用粉粉煤煤灰灰重重金金属属含含量量国国家家标标准准。植植物物盆
14、盆裁裁与与农农田田试试验验的的初初步步结结果果表表明明：该该副副产产品品对对种种子子发发芽芽和和作作物物生生长长均均无无不不良良影影响响，其其肥肥效效与与等等氮氮量量的的尿尿素素、硫硫酸酸铵铵相相当当。因因其其含含有有硫硫素素营营养养，对对缺缺硫硫土土壤壤和和需需硫硫量量高高的的作作物物更更为为适适宜宜。副副产产品品作作为为复合肥生产原料已投放市场，可全部农业应用。复合肥生产原料已投放市场，可全部农业应用。应用分析：应用分析：(2)脱除效率：可按脱硫率脱除效率：可按脱硫率9095与脱硝率与脱硝率60设计；设计；(1)建设投资：如在建设投资：如在300MW发电机组全规模烟气发电机组全规模烟气量进
15、行电子束脱硫脱氮，则单位造价可控制在量进行电子束脱硫脱氮，则单位造价可控制在800元元kW以内，投资规模适度；以内，投资规模适度；(3)运行成本：成都电厂示范项目在设计烟气运行成本：成都电厂示范项目在设计烟气SO2浓浓度下运行，测算的每度下运行，测算的每kwh电的脱硫费用为电的脱硫费用为0.013元，元，是完全可以承受的。是完全可以承受的。(4)设备国产化：按成都电厂示范项目设备总费用计设备国产化：按成都电厂示范项目设备总费用计算，国产化率为算，国产化率为61.4。(5)副产品：固体副产品可全部提供农业应用。无废副产品：固体副产品可全部提供农业应用。无废水排放。水排放。脉冲电晕烟气脱硫技术脉冲
16、电晕烟气脱硫技术特点：特点：高能电子通过电晕放电自身产生；高能电子通过电晕放电自身产生；能在单一的干过程中同时脱出能在单一的干过程中同时脱出SO2和和NOx；对现有的电除尘器加以改造就可以实现；对现有的电除尘器加以改造就可以实现；该方法在节能方面具有很大的潜力；该方法在节能方面具有很大的潜力；将煤灰、石灰和石膏以一定比例混合，经蒸汽熟将煤灰、石灰和石膏以一定比例混合，经蒸汽熟化增加活性后干燥成直径约为化增加活性后干燥成直径约为6mm、长约为、长约为310mm 的圆柱形颗粒组成的圆柱形颗粒组成v 日本北海道电力公司日本北海道电力公司v 1985年开始进行研究年开始进行研究v 1988年底完成工业
17、实用化研究（处理烟气量为年底完成工业实用化研究（处理烟气量为50000Nm3/h）v 1991年首台煤灰脱硫装置（年首台煤灰脱硫装置（1/2 容量，处理容量，处理烟气量烟气量644000Nm3/h）年投入运行）年投入运行3.5粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术v该项技术的特点：该项技术的特点：（1）脱硫率可以达到）脱硫率可以达到90%以上，且性能稳定，以上，且性能稳定，达到了一般湿法脱硫的水平；达到了一般湿法脱硫的水平；（2）脱硫剂成本低，有益于环境保护；）脱硫剂成本低，有益于环境保护；（3）用水量少，无需排水处理和排气再加热，）用水量少，无需排水处理和排气再加热，设备总费用比湿法低
18、设备总费用比湿法低1/4；（4）煤灰脱硫剂可以重复利用，或可另作它用；）煤灰脱硫剂可以重复利用，或可另作它用；v （5）没有料浆系统，维护比较容易，设备简单）没有料浆系统，维护比较容易，设备简单可靠。可靠。v 粉煤灰烟气脱硫的基本反应式为：粉煤灰烟气脱硫的基本反应式为：v 粉煤灰粉煤灰+石灰石灰+石膏石膏+SO2煤灰煤灰+石膏石膏特殊的效果：特殊的效果：（1）煤灰和石膏能加速脱硫化学反应，煤灰和石膏能加速脱硫化学反应，使反应完全使反应完全（2）脱硫效率超过活性炭，同时还具有）脱硫效率超过活性炭，同时还具有脱硝的能力脱硝的能力（3）反应温度低，对脱硫有利，但会使）反应温度低，对脱硫有利，但会使水
19、分的不利影响增大水分的不利影响增大3.5粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术图图 6 煤灰干式烟气脱硫基本原理及工艺流程煤灰干式烟气脱硫基本原理及工艺流程3.5粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术v第一台大型实用的设备第一台大型实用的设备v地点：日本的占东厚真电厂。地点：日本的占东厚真电厂。v运行参数为：运行参数为：v 处理烟气量处理烟气量644000Nm3/hv 入口入口SO2 浓度浓度2288mg/m3v 入口烟气含尘浓度入口烟气含尘浓度200mg/Nm3,v 脱硫率大于脱硫率大于90%，v Ca利用率大于利用率大于80%，v 占地面积为占地面积为5000m2。图图7 干式
20、烟气脱硫流程图干式烟气脱硫流程图4、烟气脱硫工艺的综合比较、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脱硫效率钙硫比钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂利用率脱硫剂的来源脱硫剂的来源脱硫副产品的处理处置脱硫副产品的处理处置对锅炉原有系统的影响对锅炉原有系统的影响对机组运行方式适应性的影响对机组运行方式适应性的影响占地面积占地面积流程的复杂程度流程的复杂程度动力消耗动力消耗工艺成熟度工艺成熟度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，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
21、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，反映技术程度，占地情况，能耗及副产品利用等，反映技术的综合性能的综合性能3.环境特性。环境特性根据处理后烟气的环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放排放量与排放标准比较进行评价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经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本单位脱硫成本为综合经济性的评价指标为综合经济性的评价指标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v燃烧前和燃烧中技术燃烧前和燃烧中技
22、术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中国酸雨及中国酸雨及SO2污染控制区损益分析污染控制区损益分析旋转喷雾半干法脱硫中试装置旋转喷雾半干法脱硫中试装置70000m3/h,1991年投运，四川白马电厂年投运，四川白马电厂湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫 2360MW，1992年年投运，华能重庆珞璜电厂投运，华能重庆珞璜电厂2100MW 北京一热，北京一热，2200MW 重庆重庆电厂电厂2125MW 半半山电厂山电厂 1998年签定合同年签定合同炉内喷钙脱硫加尾部增湿活化脱硫炉内喷钙脱硫加尾部增湿活化脱硫 125MW,1999年投运，年投运，江苏下关电厂江苏下关电厂海水脱硫技
23、术海水脱硫技术300MW，1998年投运，深圳西部电厂年投运，深圳西部电厂2600MW，正在施工，福建漳州电厂正在施工，福建漳州电厂我国的脱硫技术应用现状我国的脱硫技术应用现状技术经济分析技术经济分析脱硫率与脱硫总投资关系脱硫率与脱硫总投资关系技术经济分析技术经济分析脱硫率与脱硫成本分析脱硫率与脱硫成本分析技术经济分析技术经济分析控制控制SO2排放浓度与脱硫率关系排放浓度与脱硫率关系 本章小结本章小结v1.了解硫循环及硫排放、燃烧前燃料脱硫、硫化了解硫循环及硫排放、燃烧前燃料脱硫、硫化床燃烧脱硫床燃烧脱硫v2.理解和掌握高浓度二氧化硫尾气脱硫、低浓度理解和掌握高浓度二氧化硫尾气脱硫、低浓度二氧
24、化硫烟气脱硫二氧化硫烟气脱硫v3.掌握石灰掌握石灰/石灰石烟气脱硫的原理及影响因素石灰石烟气脱硫的原理及影响因素v4.理解同时脱硫脱氮工艺理解同时脱硫脱氮工艺v5.了解烟气脱硫现状了解烟气脱硫现状 1.某新建电厂的设计用煤为：硫含量某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？解：解：火电厂排放标准火电厂排放标准700mg/m3；3%硫含量的煤烟气中硫含量的煤烟气中SO2体积分数取体积分数取0.3%。则每立方米烟气
25、中含则每立方米烟气中含SO2 因此脱硫效率为因此脱硫效率为。习题习题2.某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为，含灰为7.7%。试计算：。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少需要多少kg的的CaCO3；2）如果实际应用时）如果实际应用时CaCO3过量过量30%，每燃烧一吨煤，每燃烧一吨煤需要消耗多少需要消耗多少CaCO3；3）脱硫污泥中含有）脱硫污泥中含有60%的水分和的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤
26、会排放多，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？少污泥？解：解：1）m=1.5625kg2）每燃烧1t煤产生SO2约约去除720.9=64.8kg。因此消耗CaCO3 3）CaSO4.2H2O生成量生成量 则燃烧则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为煤脱硫污泥排放量为同时排放灰渣同时排放灰渣77kg。1.运用循环的运用循环的MgO料浆去除料浆去除SO2以形成以形成MgSO3，加热再生加热再生MgO，再生得到的可以用来生产硫酸或硫，再生得到的可以用来生产硫酸或硫磺。工艺过程主要包括磺。工艺过程主要包括 、和和 。思考题：思考题：2、型煤脱硫和循环流化床燃烧脱硫剂所使用的、型煤脱硫和循环流化床
27、燃烧脱硫剂所使用的固硫剂分别为固硫剂分别为A、石灰石，石灰；、石灰石，石灰；B、石灰，石灰；、石灰，石灰；C、石灰石，石灰石；、石灰石，石灰石；D、石灰，石灰石、石灰，石灰石 4.湿法钙质吸收剂脱硫过程中，湿法钙质吸收剂脱硫过程中，pH值是重要值是重要的操作参数，试分析它对吸收洗涤塔操作造成的的操作参数，试分析它对吸收洗涤塔操作造成的可能影响。可能影响。3.用化学反应简述石灰石法烟气脱硫的机理。用化学反应简述石灰石法烟气脱硫的机理。为了提高为了提高SO2的的去除率，人们改进石灰石法的的的去除率，人们改进石灰石法的可靠性和经济性，发展了哪几种方法。其中在可靠性和经济性，发展了哪几种方法。其中在改进的方法中，己二酸的作用与机理是怎样的。改进的方法中，己二酸的作用与机理是怎样的。