燃煤二氧化硫的脫除

燃煤二氧化硫的脫除第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六背景我國(guó)是世界上唯一以煤為主要能源的國(guó)家，煤在一次能源中占75%，而其中84%以上是通過(guò)燃燒方法利用的。燃燒煤產(chǎn)生的SO2廢氣，成為大氣污染的最主要的根源。SO2是酸雨的主要組分，酸雨對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)，建筑物和材料以及人體健康均有不同程度的危害，酸雨酸性越大造成的危害越嚴(yán)重。2003年我國(guó)煤炭消費(fèi)量為15.8億噸，二氧化硫排放量達(dá)到2167萬(wàn)噸，比2000年增長(zhǎng)了8.6%。而我國(guó)基本消除酸雨污染所允許的最大二氧化硫排放量為：1200-1400萬(wàn)噸。因此，燃煤二氧化硫的污染控制成為我國(guó)大氣污染控制的最主要任務(wù)。第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六我國(guó)二氧化硫污染控制的有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況1992年兩省九市開(kāi)始工業(yè)燃煤二氧化硫排污收費(fèi)試點(diǎn)。1995年全國(guó)人大常委會(huì)第一次修訂《大氣污染防治法》。1996年修訂的《大氣污染防治法》第一次提出二氧化硫排放濃度限度。1998年兩控區(qū)二氧化硫排污收費(fèi)，0.2元/公斤。2000年修訂《大氣污染防治法》。2003年9月國(guó)家環(huán)保局和國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)燃煤電廠二氧化硫防治工作的通知》。2003年12月國(guó)家環(huán)保總局發(fā)布新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2003年12月國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脫硫方式

1燃燒前脫硫：通過(guò)洗煤等可以減少40%的無(wú)機(jī)硫。2燃燒時(shí)脫硫：（1）型煤固硫技術(shù)：加入固硫劑氧化鈣與二氧化硫和三氧化硫生成硫酸鈣。（2）循環(huán)硫化床脫硫技術(shù)。3燃燒后脫硫：即煙氣脫硫。應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。

第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六煙氣脫硫按其用水量的多少可分為濕法，干法和半干法。濕法脫硫：主要包括石灰石-石膏法，海水脫硫法，鈉堿法，氧化鎂法等。半干法脫硫：旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法，煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)，增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)等。干法脫硫：高能電子束法，脈沖電暈等離子體法，吸附-再生法等。第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六濕法煙氣脫硫技術(shù)1.石灰石（石灰）—石膏法以石灰石或石灰漿液與煙氣中SO2反應(yīng)，脫硫產(chǎn)物石膏可直接拋棄，也可綜合利用，是世界上使用最多的技術(shù)。原理：SO2+2H2OH2SO3H2SO3+CaCO3CaSO3+H2O+CO2CaSO3+2H2O+1/2O2CaSO42H2O第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六該法具有脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但存在投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都很高，脫硫產(chǎn)物較難處理，易造成二次污染，系統(tǒng)復(fù)雜，啟停不便等問(wèn)題應(yīng)用：太原熱電廠第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖1太原第一熱電廠的簡(jiǎn)易型煙氣脫硫流程圖第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.海水脫硫

原理：一般海水的pH為8.0-8.3，自然堿度約為1.2-2.5mmol/L，具有天然的酸堿緩沖能力和吸收SO2的能力。SO2+2H2O+1/2O2SO42-+2H+HCO3-+H+CO2+H2O第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六該工藝用海水吸收煙氣中的SO2，再用空氣強(qiáng)制氧化為無(wú)害的硫酸鹽而溶于海水中，硫酸鹽是海水中的天然成分。

只能局限于沿海的地區(qū)，同時(shí)其對(duì)海水的長(zhǎng)期影響尚有待觀察。應(yīng)用：深圳西部電力公司2號(hào)300MW機(jī)組引進(jìn)海水脫硫技術(shù)，1998年7月投入運(yùn)營(yíng)。第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六海水脫硫工藝流程圖

第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.鈉堿吸收法該法是用堿液(NaOH或Na2CO3)吸收了SO2后，生成的Na2SO3在以后的循環(huán)中起主要作用。SO2的吸收:

SO2+Na2SO3+H2ONaHSO3SO2+Na2SO3Na2S2O5

SO2的再生:NaHSO3SO2+Na2SO3+H2O

Na2S2O5

SO2+Na2SO3

第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.氧化鎂法用氧化鎂漿液吸收煙氣中的SO2，得到含結(jié)晶水的亞硫酸鎂和硫酸鎂的固體吸收產(chǎn)物，經(jīng)脫水，干燥和煅燒還原后，再生出氧化鎂循環(huán)使用，高濃度的SO2氣體可用于制硫酸和硫磺。5.氧化鋅法用氧化鋅漿液吸收煙其中的SO2，得到亞硫酸鋅和硫酸鋅的固體吸收產(chǎn)物，經(jīng)熱分解再生出氧化鋅循環(huán)使用，得到的高濃度的SO2氣體可用于制硫酸和硫磺。第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六半干法煙氣脫硫技術(shù)

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法：原理：生石灰先經(jīng)過(guò)消化變?yōu)闅溲趸}漿液，經(jīng)噴霧裝置霧化噴入煙氣中。CaO+H2OCa(OH)2SO2+2H2OH2SO3Ca(OH)2+H2SO3CaSO3+H2OCaSO3+1/2O2CaSO4與濕法相比，設(shè)備投資較低，塔內(nèi)不結(jié)垢，耗能為濕法的一半，但系統(tǒng)存在磨損，堵塞等問(wèn)題。應(yīng)用：四川白馬電廠，脫硫率達(dá)80%以上。第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六干法煙氣脫流技術(shù)

1.電子束照射法(EBA)：原理：煙氣經(jīng)電子束照射后，高能電子的能量被O2，H2O等分子吸收，產(chǎn)生大量高反應(yīng)活性的自由基或自由電子。

O2，H2O2O，H，OH等NH3，H2O，SO2，NO2SO3，N2O5H2SO3，HNO3(NH3)2SO4，NH3NO3e*

O，H，OH

NH3，H2O

第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用：四川成都電廠90MW機(jī)組優(yōu)點(diǎn)是能同時(shí)脫硫脫硝，能夠生成硫銨和硝銨等化肥副產(chǎn)品，反應(yīng)時(shí)間短速度快，設(shè)備投資少。缺點(diǎn)是能耗大，煙氣輻射裝置目前未達(dá)到實(shí)用大鍋爐的要求。第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.脈沖電暈等離子體法（PPCP）脈沖電暈等離子體法是在EBA法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該法利用脈沖電暈放電形成的非平衡等離子體中的高能電子撞擊O2，H2O等分子形成高反應(yīng)活性的自由基或自由電子。與EBA相比，該法省去了昂貴的電子束加速器，避免了短壽命的電子槍和X射線屏蔽等問(wèn)題。第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1991年，大連理工大學(xué)承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)自然科學(xué)基金項(xiàng)目“脈沖電暈等離子體活化法脫除煙氣中SO2和NO2的研究”，98年納入國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目，目前已經(jīng)建成一套處理煙氣量為12000-20000m3/h的煙氣脫硫裝置。該方法目前的研究還不充分，SO2和NO2脫除的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，非平衡等離子體與離子自由基密度關(guān)系還需要進(jìn)一步理論與實(shí)驗(yàn)的研究。將來(lái)有希望替代EBA法。第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六SulfurAdsorbedSO2FluegasConcentratedSO2H2SO4

吸附再生流程

3.活性焦炭吸附脫硫第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六吸附溫度100~200℃，吸附量6~12g/100g，脫硫效率一般高于90%。在系統(tǒng)里加入NH3，可同時(shí)除去NO2，脫除率80%。湖北松木坪電廠進(jìn)行了5000m3/h的煙氣水洗再生活性炭脫硫中試。存在問(wèn)題：活性炭中碘流失是主要問(wèn)題，此外設(shè)備的腐蝕等問(wèn)題未解決好。第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.CuO/r-Al2O3工藝在300℃-450℃的溫度范圍內(nèi)，CuO與SO2反應(yīng)生成CuSO4，CuO與CuSO4對(duì)SCR還原NOx是很好的催化劑，反應(yīng)結(jié)束后，CuSO4被送去再生。CuO+SO2+1/2O2CuSO44/xNOx+4NH3+O2(2/x+2)N2+6H2O

CuSO4Cu+SO2CuSO4orCuOCH4，CO，O2

第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六煙氣脫硫展望目前所采用的脫硫技術(shù)大多為拋棄型，煙氣中的二氧化硫未被利用。在對(duì)環(huán)境造成巨大影響的同時(shí)，SO2亦是生產(chǎn)硫酸和一系列重要化肥的必要原料。預(yù)計(jì)2005年，我國(guó)合成氨需求量將達(dá)33Mt，磷肥需求量10Mt。硫酸是生產(chǎn)磷肥的重要原料之一，目前的年產(chǎn)量為23Mt，相當(dāng)于15Mt的SO2。但我國(guó)的硫資源相對(duì)匱乏，為滿足磷肥的增長(zhǎng)要求，我國(guó)近年來(lái)大量進(jìn)口硫磺。到2005年，我國(guó)進(jìn)口的硫資源折合SO2將超過(guò)20Mt。第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一方面，SO2排放量大于2000萬(wàn)噸/年，既污染了環(huán)境又造成極大的浪費(fèi)；另一方面，SO2每年需大量進(jìn)口。因此，如何善待SO2，將其回收，變廢為寶，對(duì)我國(guó)具有十分重要的意義。吸收，吸附再生脫硫法，等離子體脈沖電暈放電脫硫法等將在未來(lái)大有作為。第24頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六參考文獻(xiàn)和資料1.童志權(quán),工業(yè)廢氣凈化與利用,北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2001.2.鐘秦,燃煤煙氣脫硫脫硝工程實(shí)例,北京化學(xué)工業(yè)出版社,2002.3.雷仲存,工業(yè)脫硫技術(shù),北京化學(xué)工業(yè)出版社,2001.4.V.Kwong,R.E.Meissner,ChemicalEngineering,1995,2,74.5.C.D.Livengoog,J.M.Markusse