大气污染控制工程-08硫氧化物的污染控制(ppt文档).ppt

第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制n n1.硫循环及硫排放n n2.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺n n3.燃烧后脱硫技术及其研究进展n n4.燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价n n5.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动人类人类活动活动造成造成的硫的硫循环循环第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放一、硫排放与控一、硫排放与控制制n n人类使用的化石燃料都含有一定量的硫n n燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2二、我国二、我国SO2排放的年际变化排放的年际变化三、我国三、我国SO2排放的地区分布排放的地区分布四、我国四、我国SO2排放的行业排放的行业特点特点五、我国北方城市五、我国北方城市SO2污染现污染现状状六、我国南方城市六、我国南方城市SO2污染现污染现状状七、七、20世纪世纪90年代末我国酸雨区年代末我国酸雨区域分布域分布第二节第二节 燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫&煤炭的固态加工&煤炭的转化&重油脱硫一、煤炭的固态加工一、煤炭的固态加工n n煤炭洗选n n物理洗煤物理洗煤n n化学洗煤化学洗煤n n微生物洗煤微生物洗煤n n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%n n19951995年我国煤炭洗选能力年我国煤炭洗选能力3.8103.8108 8t t，入洗量入洗量2.8102.8108 8t t，入洗率入洗率22%22%。煤炭洗选只能去除部分煤炭洗选只能去除部分无机硫无机硫，不能去除，不能去除有机有机硫硫二、煤炭的转化二、煤炭的转化n n煤的气化n n采用空气、氧气、采用空气、氧气、COCO2 2和水蒸气作为气化剂，生成不同热值的煤和水蒸气作为气化剂，生成不同热值的煤气气n 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气中硫以煤气中硫以H H2 2S S形式存在，先用形式存在，先用湿法洗涤湿法洗涤去除大部分去除大部分H H2 2S S，再用干法再用干法吸附和催化转化吸附和催化转化去除剩余部分去除剩余部分n n煤的液化n n通过化学加工，转化为液态烃燃料或化工原料等通过化学加工，转化为液态烃燃料或化工原料等n n直接液化和间接液化直接液化和间接液化采用溶剂萃取法，硫铁矿不溶于溶剂可脱除，有机硫在加氢采用溶剂萃取法，硫铁矿不溶于溶剂可脱除，有机硫在加氢时转化为硫化氢，可脱除时转化为硫化氢，可脱除三、重油脱三、重油脱硫硫n n在催化剂作用下通过高压在催化剂作用下通过高压加氢加氢，切断，切断碳硫键碳硫键，使氢与硫作用使氢与硫作用形成形成H H2 2S S从从重油中分离，用重油中分离，用吸收吸收法法除去。除去。n n直接脱硫直接脱硫（直接将重油催化加氢脱硫）和（直接将重油催化加氢脱硫）和间间接脱硫接脱硫（先将重油蒸馏分为馏出油和残油，（先将重油蒸馏分为馏出油和残油，只将馏出油催化加氢脱硫）只将馏出油催化加氢脱硫）1 1、某厂有两台相同容量的锅炉，一台燃用含硫、某厂有两台相同容量的锅炉，一台燃用含硫3.5%3.5%、热值为、热值为26000kJ/kg26000kJ/kg高硫煤，并配备脱硫效率为高硫煤，并配备脱硫效率为92%92%的脱硫装置；另一台的脱硫装置；另一台燃用含硫燃用含硫0.9%0.9%、热值为、热值为38000kJ/L38000kJ/L的燃料油，油比重为的燃料油，油比重为0.920.92。比。比较两台锅炉的较两台锅炉的SOSO2 2排放量。排放量。解：两台锅炉单位时间内产生的热量相同，因此只需比较两台锅炉产生单位热量的硫排放量。燃煤锅炉：3.5%*(1-92%)/26000=1.08*10-7 kg/kJ燃油锅炉：0.9%/(38000/0.92)=2.18*10-7 kg/kJ可看出，燃煤锅炉烟气经脱硫装置后其SO2排放量只有燃油锅炉的一半，燃油锅炉SO2排放量较大第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫(燃烧中燃烧中脱硫脱硫)&燃烧技术概述&流化床燃烧脱硫的化学过程&燃烧脱硫的主要影响因素&脱硫剂的再生一、流化床燃烧技一、流化床燃烧技术术n n气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持持流态化流态化n n利于燃料的利于燃料的充分燃烧充分燃烧n n床层温度床层温度控制在控制在850-950850-950 之间之间n n分类分类n 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 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(强化燃烧和传热强化燃烧和传热)q 鼓泡流化床和循环流化鼓泡流化床和循环流化床床二、流化床燃烧脱硫的化学过程二、流化床燃烧脱硫的化学过程n n脱硫剂脱硫剂(有效成分有效成分CaCOCaCO3 3)：石灰石石灰石(CaCO(CaCO3 3)、白云石白云石(CaCO(CaCO3 3 MgCOMgCO3 3)n n炉内化学反应炉内化学反应n n流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境n nCaSOCaSO4 4的摩尔体积大于的摩尔体积大于CaCOCaCO3 3，部分孔隙堵塞，使部分孔隙堵塞，使CaOCaO不可能完全转化为不可能完全转化为CaSOCaSO4 4q 脱硫剂煅烧及硫酸盐化过脱硫剂煅烧及硫酸盐化过程程三、流化床燃烧脱硫的影响因三、流化床燃烧脱硫的影响因素素1.1.钙硫比钙硫比n n表示脱硫剂用量的指标，是对脱硫影响最大的性能参表示脱硫剂用量的指标，是对脱硫影响最大的性能参数数n n脱硫率（脱硫率（）可以用可以用Ca/SCa/S（R R）近似表达近似表达2.煅烧温度煅烧温度 存在最佳脱硫温度范围 温度低时，脱硫剂产生的孔隙量少、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，孔隙大量消失，脱硫活性降低q 脱硫率与脱硫率与Ca/S的关系的关系q 床层温度对脱硫率的影响床层温度对脱硫率的影响n n3.3.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n n颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好好n n颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定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孔隙容积，又保证孔道不易堵塞n n4.4.脱硫剂的种类脱硫剂的种类n n白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生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爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍q 石灰石颗粒尺寸对脱硫率石灰石颗粒尺寸对脱硫率的影响的影响四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生(利用率利用率1040%)n n不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应n n冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SOSO2 2浓度通常浓度通常2 24040n n回收利用有经济效益回收利用有经济效益n n化学反应式化学反应式n n反应反应1 1为放热反应，温度低时转化率高为放热反应，温度低时转化率高n n工业上一般采用多层催化床（为达到较高转化率）工业上一般采用多层催化床（为达到较高转化率）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q 四层催化床温度与四层催化床温度与四层催化床温度与四层催化床温度与SOSO2 2转化率的关系转化率的关系转化率的关系转化率的关系q 单级和二级单级和二级单级和二级单级和二级SOSO2 2氧化吸收工艺氧化吸收工艺氧化吸收工艺氧化吸收工艺3 3、某冶炼厂采用二级催化转化制酸工艺回收尾气中的、某冶炼厂采用二级催化转化制酸工艺回收尾气中的、某冶炼厂采用二级催化转化制酸工艺回收尾气中的、某冶炼厂采用二级催化转化制酸工艺回收尾气中的SOSO2 2。尾气尾气尾气尾气中含中含中含中含SOSO2 2为为为为12%12%，OO2 2为为为为13.4%13.4%，NN2 2为为为为74.6%74.6%（体积）。如果第（体积）。如果第（体积）。如果第（体积）。如果第一级的一级的一级的一级的SOSO2 2回收效率为回收效率为回收效率为回收效率为98%98%，第二级的回收效率为，第二级的回收效率为，第二级的回收效率为，第二级的回收效率为95%95%，问：，问：，问：，问：（1 1）总回收效率为多少？）总回收效率为多少？）总回收效率为多少？）总回收效率为多少？（2 2）如果第二级催化床操作温度为）如果第二级催化床操作温度为）如果第二级催化床操作温度为）如果第二级催化床操作温度为700K700K，催化转化反应的平衡催化转化反应的平衡催化转化反应的平衡催化转化反应的平衡常数常数常数常数K=100K=100，反应平衡时反应平衡时反应平衡时反应平衡时SOSO2 2的的的的转化率为多少？转化率为多少？转化率为多少？转化率为多少？第五节第五节 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫 燃烧后脱硫燃烧后脱硫&脱硫方法概述&主要的烟气脱硫工艺&同时脱硫脱氮工艺&脱硫工艺综合比较n n燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级 （10-3 2.86g/m3）n nSO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫比较昂贵n n分类n n脱硫产物处置方式：脱硫产物处置方式：抛弃法抛弃法和和再生法再生法n n脱硫产物状态：脱硫产物状态：湿法湿法和和干法干法一、烟气脱硫方法概述一、烟气脱硫方法概述q 主要烟气脱硫方法主要烟气脱硫方法主要烟气脱硫方法主要烟气脱硫方法q 全世界烟气脱硫容量的历史增长趋势全世界烟气脱硫容量的历史增长趋势全世界烟气脱硫容量的历史增长趋势全世界烟气脱硫容量的历史增长趋势二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺n n1.石灰石/石灰法洗涤n n目前应用最广泛的脱硫技术目前应用最广泛的脱硫技术 影响因素：影响因素：pHpH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SOSO2 2浓度、吸收塔结构（浓度、吸收塔结构（石灰石偏酸性，石灰偏碱性石灰石偏酸性，石灰偏碱性）q石灰石石灰石石灰石石灰石/石灰法烟气脱硫反应机理石灰法烟气脱硫反应机理石灰法烟气脱硫反应机理石灰法烟气脱硫反应机理q 主要吸收塔结构示意图主要吸收塔结构示意图主要吸收塔结构示意图主要吸收塔结构示意图q 喷淋塔作用原理图喷淋塔作用原理图喷淋塔作用原理图喷淋塔作用原理图n n设备腐蚀设备腐蚀n n结垢和堵塞结垢和堵塞n n除雾器阻塞除雾器阻塞n n脱硫剂的利用率脱硫剂的利用率n n液固分离液固分离n n固体废物的处理处置固体废物的处理处置q石灰石石灰石石灰石石灰石/石灰法洗涤需解决的问题石灰法洗涤需解决的问题石灰法洗涤需解决的问题石灰法洗涤需解决的问题n n加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法n n己二酸抑制气液界面上己二酸抑制气液界面上SOSO2 2溶解造成的溶解造成的pHpH值降低，值降低，加速液相传质（缓冲剂）加速液相传质（缓冲剂）n 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SOSO2 2的反应能力的反应能力n n降低钙硫比降低钙硫比n n2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫n n添加硫酸镁添加硫酸镁添加硫酸镁添加硫酸镁n nSOSO2 2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n n双碱流程双碱流程双碱流程双碱流程n n用碱金属盐类或碱类水溶液吸收用碱金属盐类或碱类水溶液吸收SOSO2 2，后用石灰，后用石灰或石灰石再生或石灰石再生n n解决结垢问题和提高解决结垢问题和提高SOSO2 2的利用率的利用率n n一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法钙法钙法钙法n n脱硫过程脱硫过程脱硫过程脱硫过程n nSOSO2 2被雾化的被雾化的Ca(OH)Ca(OH)2 2浆液或浆液或NaNa2 2COCO3 3溶液吸收溶液吸收n 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 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n n设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的的的的1/21/3)1/21/3)n n3.喷雾干燥法烟气脱硫q 喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程n n吸收剂制备吸收剂制备q主要过程主要过程主要过程主要过程n n吸收和干燥吸收和干燥n n固体废物处置固体废物处置n n固体捕集固体捕集n n氧化镁氧化镁法法n n4.其他湿法脱硫工艺n n海水脱硫海水脱硫法法n n氨水做吸收剂氨水做吸收剂n n氨法氨法n n5.干法脱硫技术n n干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫n n循环流化床烟气脱硫循环流化床烟气脱硫二、同时脱硫脱氮工二、同时脱硫脱氮工艺艺n n1.电子束辐射法n n氯酸氧化法氯酸氧化法氯酸氧化法氯酸氧化法n nWSAWSASNOSNOX X法法法法n n湿法湿法湿法湿法FGDFGD添加金属螯添加金属螯添加金属螯添加金属螯合剂合剂合剂合剂n n2.湿法同时脱硫脱氮工艺n nNOXSONOXSO法法法法n nSNRBSNRB法法法法n nCuOCuO同时脱硫脱氮同时脱硫脱氮同时脱硫脱氮同时脱硫脱氮工艺工艺工艺工艺n n3.干法同时脱硫脱氮工艺四、烟气脱硫工艺的综合四、烟气脱硫工艺的综合比较比较n n主要涉及因素主要涉及因素n n脱硫效率脱硫效率n n钙硫比钙硫比n n脱硫剂利用率脱硫剂利用率n n脱硫剂的来源脱硫剂的来源n n脱硫副产品的处理处置脱硫副产品的处理处置n n对锅炉原有系统的影响对锅炉原有系统的影响n n对机组运行方式适应性对机组运行方式适应性的影响的影响n n占地面积占地面积n n流程的复杂程度流程的复杂程度n n动力消耗动力消耗n n工艺成熟度工艺成熟度n n技术选用应考虑的技术选用应考虑的原则原则n n技术成熟、运行可技术成熟、运行可靠靠n n达到脱硫要求达到脱硫要求n n投资、运行费用适投资、运行费用适中中n n脱硫剂供应有保障脱硫剂供应有保障n n脱硫产物可回收脱硫产物可回收n n占地面积小占地面积小4 4、某电厂以煤作燃料，煤炭消耗量为、某电厂以煤作燃料，煤炭消耗量为、某电厂以煤作燃料，煤炭消耗量为、某电厂以煤作燃料，煤炭消耗量为62.8kg/s62.8kg/s，采用石灰石湿法采用石灰石湿法采用石灰石湿法采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率进行烟气脱硫，脱硫效率进行烟气脱硫，脱硫效率进行烟气脱硫，脱硫效率90%90%。电厂燃煤含硫为。电厂燃煤含硫为。电厂燃煤含硫为。电厂燃煤含硫为3.825%3.825%（排放（排放（排放（排放系数取系数取系数取系数取1.0 1.0），含灰为），含灰为），含灰为），含灰为8%8%。试计算：。试计算：。试计算：。试计算：（1 1）钙硫比）钙硫比）钙硫比）钙硫比1.21.2时，每天消耗多少石灰石？设石灰石纯度时，每天消耗多少石灰石？设石灰石纯度时，每天消耗多少石灰石？设石灰石纯度时，每天消耗多少石灰石？设石灰石纯度96%96%。（2 2）脱硫剂的利用率是多少？）脱硫剂的利用率是多少？）脱硫剂的利用率是多少？）脱硫剂的利用率是多少？（3 3）如果脱硫污泥为含水）如果脱硫污泥为含水）如果脱硫污泥为含水）如果脱硫污泥为含水60%60%浆液，每天产生多少吨脱硫污泥？浆液，每天产生多少吨脱硫污泥？浆液，每天产生多少吨脱硫污泥？浆液，每天产生多少吨脱硫污泥？