第八章硫氧化物的污染控制课件.ppt

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1、LOGO大气污染控制工程第八章 硫氧化物的污染控制主讲人：杨毅红主讲人：杨毅红1.硫循环及硫排放2.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺3.燃烧后脱硫技术及其研究进展4.燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价内容提要内容提要1.了解中国和世界的硫排放现状 2.理解常用脱硫技术的原理、过程、特点 3.掌握常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 学习要求学习要求v早期局地环境中二氧化硫的浓度升高局地环境中二氧化硫的浓度升高v近100年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降v最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的

2、污染关注热点第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放v人类使用的化石燃料都含有一定量的硫v燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2v 人人为活活动是造成是造成SO2大量排放的主要原因大量排放的主要原因v 大部分大部分SO2的控制方法都可以用以下反的控制方法都可以用以下反应表示表示v1998年美国SO2排放情况硫循环与硫排放硫循环与硫排放我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布1995年我国各省SO2排放量情况1995年我国各省SO2排放强度情况我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点我国北方城市我国北方城市SO2污染现状污染现状我国南方城市我国南方城市SO2污染

3、现状污染现状1999年全国城市酸雨的频率统计年全国城市酸雨的频率统计2020世纪世纪9090年代末我国酸雨区域分布年代末我国酸雨区域分布因此，控制SO2排放的重点是控制欲能源活动有关的排放。硫氧化物的控制方法硫氧化物的控制方法掌握 一、煤炭的固态加工1.1.煤炭洗选煤炭洗选1)物理洗煤：利用黄铁矿硫和煤的密度不同而通过重力分选和水选将黄铁矿硫和部分矿物质除去。这样可使煤的含硫量降低40%，灰份降低70%左右。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫了解2)化学洗煤：加氢脱硫、加氧脱硫、用碱液浸煤后

4、用微波照射等，适用于高硫煤3)微生物洗煤：细菌脱硫2.2.我国以物理选煤为主。跳汰占我国以物理选煤为主。跳汰占59%59%、重介质选煤、重介质选煤占占23%23%、浮选占、浮选占14%14%3.3.19951995年我国煤炭洗选能力年我国煤炭洗选能力3.8103.8108 8t t，入洗率，入洗率22%22%。第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫 二、煤炭的转化二、煤炭的转化1.1.煤的气化煤的气化1)采用空气、氧气、CO2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2)移动床、流化床和气流床三种方法2.2.煤的液化煤的液化1)通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品2)

5、直接液化和间接液化第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫了解 三、重油脱硫三、重油脱硫1.1.在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成键，使氢与硫作用形成H H2 2S S从重油中分离从重油中分离2.2.直接脱硫和间接脱硫直接脱硫和间接脱硫第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫了解 一、流化床燃烧技术一、流化床燃烧技术1.1.流化机理：临界速度流化机理：临界速度气流速度气流速度输送速度输送速度2.2.优点：易于脱硫、抑制氮氧化物生成优点：易于脱硫、抑制氮氧化物生成3.3.分类分类1)按流态：鼓泡流化床和循环流化床2)按运行压力

6、：常压流化床和增压流化床又称炉内脱硫，即在燃烧过程中，加入固硫剂，使煤中硫转又称炉内脱硫，即在燃烧过程中，加入固硫剂，使煤中硫转化为硫酸盐，加以脱除。化为硫酸盐，加以脱除。第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫理解第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫鼓泡流化床锅炉 二、流化床脱硫的化学过程二、流化床脱硫的化学过程第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫理解第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素1.1.钙硫比钙硫比1)1)表示脱硫剂用量的指标表示脱硫剂用量的指标2)2)脱硫率（脱硫率（）可以用可以用Ca/SCa/S（R R）

7、近似表达）近似表达理解第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫2.2.煅煅烧温度温度1)存在最佳脱硫温度范围存在最佳脱硫温度范围2)温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面3)温度过高，温度过高，CaCO3烧结严重烧结严重第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫3.3.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1)1)颗粒尺寸颗粒尺寸临界尺寸，发生扬析临界尺寸，发生扬析2)2)应有适当的孔径大小应有适当的孔径大小3)3)孔性质：比表面积、孔容积、空隙率、孔径分布孔性质：比表面积、

8、孔容积、空隙率、孔径分布4)4)比表面积及空隙率：白云石最大，比表面积及空隙率：白云石最大，Ca(OH)Ca(OH)2 2次之，次之，CaCOCaCO3 3 为最小。为最小。第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫4.脱硫剂的种类普遍采用的为白云石和石灰石。普遍采用的为白云石和石灰石。白云石的孔径分布和低温煅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烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生不同温度下的再生反应第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业

9、，冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SOSO2 2浓度通常浓度通常2 24040化学反应式化学反应式第一个反应为放热反应，温度低时转化率高第一个反应为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层工业上一般采用多层催化床层！自学为主！自学为主第第四四节节 高浓度高浓度SO2尾气的回收与净化尾气的回收与净化第第四四节节 高浓度高浓度SO2尾气的回收与净化尾气的回收与净化上节主要内容回顾上节主要内容回顾v大气中SOx的人为排放主要来自 和 。v控制SOx排放的方法有哪些？v燃烧前染料脱硫方法有哪些？v采用流化床燃烧脱硫的优点之一是可以抑制氮氧化物的生成（）。v脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比被称为

10、。影响流化床SO2脱除效率的主要因素是 ，除此之外还受到 、的影响。1.燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级2.由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵3.分类1)1)脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法2)2)脱硫产物状态：湿法、干法和半干法脱硫产物状态：湿法、干法和半干法一、概述一、概述第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫理解（1 1）抛弃法）抛弃法p用碱或碱金属氧化物与SO2起反应产生硫酸盐或亚硫酸盐而作为废料抛弃；即在脱硫过程中形成的固体产物被废弃，必须连续不断地加入新鲜的化学吸收剂。p抛弃法脱硫系统也常同时用于除尘

11、，只要系统可有效地捕集飞灰并有足够的容量。第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫二、主要的烟气脱硫工艺二、主要的烟气脱硫工艺1、石灰石、石灰石/石灰洗涤法石灰洗涤法掌握1、石灰石、石灰石/石灰洗涤法石灰洗涤法1.石灰石/石灰法洗涤(续)2)反应机理反应机理第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫最关键的反应是Ca2+的形成。石灰石系统：5.8-6.2；石灰系统：83)影响因素：影响因素：

12、pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、含量、SO2浓度、吸收塔结构浓度、吸收塔结构1.石灰石/石灰法洗涤(续)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫1.石灰石/石灰法洗涤(续)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫1.石灰石/石灰法洗涤(续)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫1.石灰石/石灰法洗涤(续)4)4)存在的问题存在的问题a.设备腐蚀：Clb.结垢和堵塞：湿干结垢、Ca(OH)2/CaCO3沉积或结晶；CaSO3或CaSO4结晶析出c.除雾器阻塞d.脱硫剂的利用率e.液固分离:半水亚硫酸钙较细片状晶，石膏

13、是大圆形晶体f.固体废物的处理处置第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫1)1)加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法（提高了石灰石利用率，减少固废）（提高了石灰石利用率，减少固废）a.抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相传质b.增加液相与SO2的反应能力c.降低钙硫比2)2)添加硫酸镁添加硫酸镁a.SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫了解2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫(续)3)3)双碱流程双碱流程a.用碱金属盐类或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再生b.解决结垢问题和提高

14、SO2的利用率第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫3.喷雾干燥法烟气脱硫1)1)一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法2)2)脱硫过程脱硫过程a.SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收b.温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物c.干废物由袋式或电除尘器捕集3)3)设备和操作简单，废物量小，能耗低设备和操作简单，废物量小，能耗低(湿法的湿法的1/21/3)1/21/3)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫3.喷雾干燥法烟气脱硫(续)4)4)主要过程主要过程a.吸收剂制备

15、b.吸收和干燥c.固体捕集d.固体废物处置第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫4.其他湿法脱硫工艺1)1)氧化镁法氧化镁法第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫4.其他湿法脱硫工艺1)1)氧化镁法氧化镁法(续续)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫4.其他湿法脱硫工艺(续)2)2)海水脱硫法海水脱硫法第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫4.其他湿法脱硫工艺(续)2)2)海水脱硫法海水脱硫法(续续)第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫4.其他湿法脱硫工艺（续）3)3)氨法氨法a.氨水做吸收剂第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫

16、5.干法脱硫技术1)1)干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫5.干法脱硫技术2)2)循环流化床烟气脱硫循环流化床烟气脱硫第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫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，再热需要及副产品利用等，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烟气脱硫技术课后巩固练习课后巩固练习课后巩固练习课后巩固练习