【VIP專享】第八章--硫氧化物的污染控制29課件

1、1. 硫循環(huán)及硫排放2. 燃燒前和燃燒中脫硫技術與工藝3. 燃燒后脫硫技術及其研究進展4. 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價5. 中國控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行動第八章 硫氧化物的污染控制了解中國和世界的硫排放現(xiàn)狀 掌握各種脫硫技術的原理、過程、特點 掌握幾種常用的煙氣脫硫技術的流程、化學反應、優(yōu)缺點 初步學會選擇二氧化硫控制工藝學習要求早期局地環(huán)境中二氧化硫的濃度升高近100年來二氧化硫等酸性氣體導致的酸沉降最近二氧化硫等氣態(tài)污染物形成的二次微細粒子硫氧化物的污染關注熱點第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放化石燃料含有硫化石燃料燃燒時，硫大部分轉化為SO2第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放第一節(jié) 硫循

2、環(huán)與硫排放全球SO2排放情況第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放1998年美國SO2排放情況我國SO2排放的年際變化第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放我國SO2排放的地區(qū)分布第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放我國SO2排放的地區(qū)分布第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放我國SO2排放的行業(yè)特點第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放我國北方城市SO2污染現(xiàn)狀第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放我國南方城市SO2污染現(xiàn)狀第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放 80 6080 4060 20400201999年全國城市酸雨的頻率統(tǒng)計1999年統(tǒng)計264個城市降水年均pH范圍在4.04 7.24年均pH低于5.6的城市有98個占統(tǒng)計城市的37.12%第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放20世紀90年代末我國酸雨區(qū)

3、域分布第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放 一、煤炭的固態(tài)加工煤炭洗選物理洗煤：利用黃鐵礦硫和煤的密度不同而通過重力分選和水選將黃鐵礦硫和部分礦物質除去。這樣可使煤的含硫量降低40%，灰份降低70%左右。采用物理、物理化學、化學及微生物等方法脫除煤中的硫。第二節(jié) 燃燒前脫硫化學洗煤：加氫脫硫、加氧脫硫、用堿液浸煤后用微波照射等，適用于高硫煤微生物洗煤：細菌脫硫我國以物理選煤為主。跳汰占59%、重介質選煤占23%、浮選占14%1995年我國煤炭洗選能力3.8108t，入洗率22%。第二節(jié) 燃燒前脫硫 二、煤炭的轉化煤的氣化采用空氣、氧氣、CO2和水蒸氣作為氣化劑，在氣化爐內反應生成不同組分不同熱值的煤氣移動床

4、、流化床和氣流床三種方法煤的液化通過化學加工轉化為液態(tài)烴燃料或化工原料等液體產(chǎn)品直接液化和間接液化第二節(jié) 燃燒前脫硫 三、重油脫硫在催化劑作用下通過高壓加氫反應，切斷碳與硫的化學鍵，使氫與硫作用形成H2S從重油中分離直接脫硫和間接脫硫第二節(jié) 燃燒前脫硫 一、流化床燃燒技術流化機理：臨界速度氣流速度輸送速度優(yōu)點：易于脫硫、抑制氮氧化物生成分類按流態(tài)：鼓泡流化床和循環(huán)流化床按運行壓力：常壓流化床和增壓流化床又稱爐內脫硫，即在燃燒過程中，加入固硫劑，使煤中硫轉化為硫酸鹽，加以脫除。第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫 二、流化床脫硫的化學過程脫硫劑：石灰石（CaCO3）、白云石（C

5、aCO3MgCO3）爐內化學反應CaSO4的摩爾體積大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全轉化為CaSO4第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫CaO對SO2的吸收過程：SO2 從主氣流向顆粒外表面轉移的氣相傳質；SO2在多孔介質內的擴散；SO2在孔壁上的吸附；SO2與CaO的化學反應以及產(chǎn)物層的形成；SO2通過產(chǎn)物層向未反應CaO表面的擴散。第三節(jié) 燃燒中脫硫三、流化床燃燒脫硫的影響因素1.鈣硫比表示脫硫劑用量的指標脫硫率（）可以用Ca/S（R）近似表達第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫2.煅燒溫度存在最佳脫硫溫度范圍溫度低時，孔隙量少、孔徑小，反應被限制在顆粒外表面溫度過高，CaC

6、O3燒結嚴重第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結構顆粒尺寸臨界尺寸，發(fā)生揚析應有適當?shù)目讖酱笮】仔再|：比表面積、孔容積、空隙率、孔徑分布比表面積及空隙率：白云石最大，Ca(OH)2次之，CaCO3 為最小。第三節(jié) 燃燒中脫硫第三節(jié) 燃燒中脫硫4.脫硫劑的種類第三節(jié) 燃燒中脫硫白云石的孔徑分布和低溫煅燒性能好，但易發(fā)生爆裂揚析，且用量大于石灰石近兩倍四、脫硫劑的再生不同溫度下的再生反應第三節(jié) 燃燒中脫硫五、爐內噴鈣脫硫技術的現(xiàn)狀爐內噴鈣脫硫在煤粉爐未廣泛應用的原因爐內溫度太高煙氣中含有較多的CO2和H2O爐內噴入的脫硫劑容易發(fā)生燒結表面積快速減少反應

7、活性和反應速率降低超過1300時，產(chǎn)物CaSO4易于分解成CaO和SO2脫硫率較低(1030%)第三節(jié) 燃燒中脫硫新的研究進展提高吸收劑的活性，改善SO2的擴散過程改變吸收劑的噴入位置，避免吸收劑的燒結失活 以有機鈣鹽代替石灰石，或以有機固體廢棄物和石灰為原料制備的有機鈣混合物，其優(yōu)點為：便于現(xiàn)有鍋爐的脫硫脫硝，達到環(huán)保要求有效地回收和利用城市固體廢棄物，改善環(huán)境有機鈣具有一定的熱值，能降低鍋爐的煤耗第三節(jié) 燃燒中脫硫 六、LIFAC 煙氣脫硫技術LIFAC煙氣脫硫工藝Limestone Injection into the Furnace and Activation Calcium Oxi

8、de1986 年由芬蘭的Tampella和IVO 公司開發(fā)投入運行爐內噴鈣+活化反應器第三節(jié) 燃燒中脫硫LIFAC工藝的工藝流程第三節(jié) 燃燒中脫硫活化器內的脫硫原理 CaO+H2OCa(OH)2 （水合反應） Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O CaSO3+1/2O2CaSO4第三節(jié) 燃燒中脫硫影響活化器內脫硫效率的因素霧化水量液滴粒徑水霧分布出口煙溫等第三節(jié) 燃燒中脫硫LIFAC工藝系統(tǒng)的脫硫率活化器脫硫效率通常在40%60%之間。整個LIFAC工藝系統(tǒng)的脫硫效率=1+(1-1)2LIFAC 工藝系統(tǒng)的脫硫率為60% 85%脫硫灰再循環(huán)工藝 將電除塵分離的粉塵返回一部分到活化器中再次利

9、用第三節(jié) 燃燒中脫硫煙氣再加熱目的：將煙氣溫度提高到比露點高1015原因：霧化水的蒸發(fā)導致活化器出口煙溫的降低加熱工質：蒸氣、空氣或未經(jīng)活化器的煙氣特點：第三節(jié) 燃燒中脫硫系統(tǒng)簡單；投資低；中等脫硫效率；對機組影響不大；運行維護方便；適用于中、小容量機組和老電廠的改造。LIFAC的應用對鍋爐運行的影響不會造成受熱面結焦、腐蝕和嚴重積灰；電除塵器的除塵效率下降；煙道阻力增加；脫硫劑的噴入會導致熱量的損失；脫硫裝置導致廠用電增加。第三節(jié) 燃燒中脫硫冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常240化學反應式第一個反應為放熱反應，溫度低時轉化率高工業(yè)上一般采用多層催化床層第四節(jié) 高濃度SO2尾氣的回

10、收和凈化！自學為主第四節(jié) 高濃度SO2尾氣的回收和凈化第四節(jié) 高濃度SO2尾氣的回收和凈化燃燒設施直接排放的SO2濃度通常為10-410-3數(shù)量級由于SO2濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫通常比較昂貴分類脫硫產(chǎn)物處置方式：拋棄法和再生法脫硫產(chǎn)物狀態(tài)：濕法、干法和半干法一、概述第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫燃燒后脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫石灰石/石灰法洗滌目前應用最廣泛的脫硫技術二、主要的煙氣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫石灰石/石灰法洗滌(續(xù))反應機理第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫影響因素：pH、液氣比、鈣硫比、氣流速度、漿液的固體含量、SO2濃度、吸收塔結構石灰石

11、/石灰法洗滌(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫石灰石/石灰法洗滌(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫石灰石/石灰法洗滌(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫石灰石/石灰法洗滌(續(xù))解決的問題設備腐蝕結垢和堵塞除霧器阻塞脫硫劑的利用率液固分離固體廢物的處理處置第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫改進的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫加入己二酸的石灰石法抑制氣液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相傳質增加液相與SO2的反應能力降低鈣硫比添加硫酸鎂SO2以可溶性鹽的形式吸收，解決結垢問題第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫改進的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫(續(xù))雙堿流程用堿金屬鹽類或堿類水溶液吸收S

12、O2，后用石灰或石灰石再生解決結垢問題和提高SO2的利用率第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫噴霧干燥法煙氣脫硫一種濕干法脫硫工藝，市場份額僅次于濕鈣法脫硫過程SO2被霧化的Ca(OH)2漿液或Na2CO3溶液吸收溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物干廢物由袋式或電除塵器捕集設備和操作簡單，廢物量小，能耗低(濕法的1/21/3)第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫噴霧干燥法煙氣脫硫(續(xù))主要過程吸收劑制備吸收和干燥固體捕集固體廢物處置第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫其他濕法脫硫工藝氧化鎂法第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫其他濕法脫硫工藝氧化鎂法(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫其他濕法脫硫

13、工藝(續(xù))海水脫硫法第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫其他濕法脫硫工藝(續(xù))海水脫硫法(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫其他濕法脫硫工藝（續(xù)）氨法氨水做吸收劑第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫干法脫硫技術第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫干法脫硫技術干法噴鈣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫干法脫硫技術循環(huán)流化床煙氣脫硫第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫同時脫硫脫氮工藝電子束輻射法第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫同時脫硫脫氮工藝電子束輻射法濕法同時脫硫脫氮工藝氯酸氧化法WSASNOX法濕法FGD添加金屬螯合劑第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫同時脫硫脫氮工藝電子束輻射法濕法同時脫硫脫氮工藝(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫同時脫

14、硫脫氮工藝干法同時脫硫脫氮工藝NOxSO法SNRB法CuO同時脫硫脫氮工藝第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫同時脫硫脫氮工藝干法同時脫硫脫氮工藝(續(xù))第五節(jié) 低濃度SO2煙氣脫硫第六節(jié) 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價主要涉及因素脫硫效率鈣硫比脫硫劑利用率脫硫劑的來源脫硫副產(chǎn)品的處理處置對鍋爐原有系統(tǒng)的影響對機組運行方式適應性的影響占地面積流程的復雜程度動力消耗工藝成熟度評價指標技術成熟度。依脫硫技術目前所處的開發(fā)階段，分為實驗室，中試，示范和商業(yè)化四個階段技術性能。包括脫硫效率，處理能力，技術復雜程度，占地情況，能耗及副產(chǎn)品利用等，反映技術的綜合性能環(huán)境特性。環(huán)境特性根據(jù)處理后煙氣的SO2排放量與

15、排放標準比較進行評價經(jīng)濟性。選用技術的總投資和SO2單位脫硫成本為綜合經(jīng)濟性的評價指標第六節(jié) 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價燃燒前和燃燒中技術第六節(jié) 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價煙氣脫硫技術第六節(jié) 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制1990年12月，國務院環(huán)委會第19次會議通過關于控制酸雨發(fā)展的意見，提出在酸雨監(jiān)測、酸雨科研攻關、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污費四個方面開展工作1991年， 國家環(huán)保局組織開展征收工業(yè)燃煤二氧化硫污費研究工作1992年，國務院批準在貴州、廣東兩省和柳州、南寧、桂林、杭州、青島、重慶、長沙、宜昌和宜賓等九市開展征收工業(yè)燃煤

16、二氧化硫排污費和酸雨綜合防治試點工作1992年以來，工業(yè)污染物排放標準中逐步制定二氧化硫排放限值。1996年，6個部門二氧化硫排放標準頒布實施1995年8月，全國人大常委會通過了新修訂的大氣污染防治法，專門規(guī)定“國務院環(huán)境保護主管部門會同國務院有關部門，根據(jù)氣象、地形、土壤等自然條件，可以對已經(jīng)產(chǎn)生、可能產(chǎn)生酸雨的地區(qū)或者其他二氧化硫污染嚴重的地區(qū)，經(jīng)國務院批準后，劃定為酸雨控制區(qū)或者二氧化硫污染控制區(qū)”（兩控區(qū)）1995年底，國家環(huán)保局組織開展“我國酸雨及二氧化硫控制區(qū)劃分”工作第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制1996年，全國人大批準國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要，

17、國務院批復國務院關于環(huán)境保護若干問題的決定，提出重點治理兩控區(qū)污染，要求到2000年所有工業(yè)污染源達標1998年3月，國務院批復了國家環(huán)保局上報的“兩控區(qū)”劃分方案（國函19985號）。兩控區(qū)劃定范圍約占國土面積的11.4%，二氧化硫排放量占全國的近60%1998年5-6月，國家環(huán)?？偩植贾昧酥贫ā八嵊旰投趸蛭廴究刂菩袆臃桨浮钡墓ぷ饔媱?，要求“兩控區(qū)”的城市在1998年年底前完成二氧化硫“雙達標”規(guī)劃第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制2000年，全國人大通過第3版“ 大氣污染防治法”2000年12月，國務院檢查“ 兩控區(qū)”的城市 二氧化硫 “ 雙達標” 2002年1月，國家有關部門發(fā)布二氧化硫污染控制技術政策2002年9月，國務院檢查批準“兩控區(qū)”“十五”計劃第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制技術路線第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制pH值小于5.6區(qū)域酸雨控制區(qū)SO2污染控制區(qū)1998年1月國務院批復了酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)劃分方案，“兩控區(qū)”共涉及27個省、自治區(qū)、直轄市的175個地市第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制社會經(jīng)濟概況城市數(shù) 面積 人口 GDP SO2排放“兩控區(qū)”酸雨控制區(qū)SO2控制區(qū)第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制酸雨控制區(qū)省份SO2排放情況（1995年）第七節(jié) 中國酸雨及二氧化硫污染控制二氧化硫區(qū)控