大氣污染控制工程-08硫氧化物的污染控制

第八章硫氧化物的污染控制1.硫循環(huán)及硫排放2.燃燒前和燃燒中脫硫技術(shù)與工藝3.燃燒后脫硫技術(shù)及其研究進(jìn)展4.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)綜合評價5.中國控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行動人類活動造成的硫循環(huán)第一節(jié)硫循環(huán)與硫排放一、硫排放與控制人類使用的化石燃料都含有一定量的硫燃料燃燒時，其中的硫大部分轉(zhuǎn)化為SO2二、我國SO2排放的年際變化三、我國SO2排放的地區(qū)分布四、我國SO2排放的行業(yè)特點五、我國北方城市SO2污染現(xiàn)狀六、我國南方城市SO2污染現(xiàn)狀七、20世紀(jì)90年代末我國酸雨區(qū)域分布第二節(jié)燃燒前燃料脫硫煤炭的固態(tài)加工煤炭的轉(zhuǎn)化重油脫硫一、煤炭的固態(tài)加工煤炭洗選物理洗煤化學(xué)洗煤微生物洗煤我國以物理選煤為主。跳汰占59%、重介質(zhì)選煤占23%、浮選占14%1995年我國煤炭洗選能力3.8×108t，入洗量2.8×108t，入洗率22%?！禾肯催x只能去除部分無機硫，不能去除有機硫二、煤炭的轉(zhuǎn)化煤的氣化采用空氣、氧氣、CO2和水蒸氣作為氣化劑，生成不同熱值的煤氣移動床、流化床和氣流床三種方法—煤氣中硫以H2S形式存在，先用濕法洗滌去除大部分H2S，再用干法吸附和催化轉(zhuǎn)化去除剩余部分煤的液化通過化學(xué)加工，轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料或化工原料等直接液化和間接液化—采用溶劑萃取法，硫鐵礦不溶于溶劑可脫除，有機硫在加氫時轉(zhuǎn)化為硫化氫，可脫除三、重油脫硫在催化劑作用下通過高壓加氫，切斷碳硫鍵，使氫與硫作用形成H2S從重油中分離，用吸收法除去。直接脫硫（直接將重油催化加氫脫硫）和間接脫硫（先將重油蒸餾分為餾出油和殘油，只將餾出油催化加氫脫硫）1、某廠有兩臺相同容量的鍋爐，一臺燃用含硫3.5%、熱值為26000kJ/kg高硫煤，并配備脫硫效率為92%的脫硫裝置；另一臺燃用含硫0.9%、熱值為38000kJ/L的燃料油，油比重為0.92。比較兩臺鍋爐的SO2排放量。解：兩臺鍋爐單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，因此只需比較兩臺鍋爐產(chǎn)生單位熱量的硫排放量。燃煤鍋爐：3.5%*(1-92%)/26000=1.08*10-7kg/kJ燃油鍋爐：0.9%/(38000/0.92)=2.18*10-7kg/kJ可看出，燃煤鍋爐煙氣經(jīng)脫硫裝置后其SO2排放量只有燃油鍋爐的一半，燃油鍋爐SO2排放量較大第三節(jié)流化床燃燒脫硫(燃燒中脫硫)燃燒技術(shù)概述流化床燃燒脫硫的化學(xué)過程燃燒脫硫的主要影響因素

脫硫劑的再生一、流化床燃燒技術(shù)氣流速度介于臨界速度和輸送速度之間，煤粒保持流態(tài)化利于燃料的充分燃燒床層溫度控制在850-950℃

之間分類按流態(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(強化燃燒和傳熱)鼓泡流化床和循環(huán)流化床二、流化床燃燒脫硫的化學(xué)過程脫硫劑(有效成分CaCO3)：石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3?MgCO3)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)流化床燃燒方式為脫硫提供了理想的環(huán)境CaSO4的摩爾體積大于CaCO3，部分孔隙堵塞，使CaO不可能完全轉(zhuǎn)化為CaSO4脫硫劑煅燒及硫酸鹽化過程三、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(biāo)，是對脫硫影響最大的性能參數(shù)脫硫率（

）可以用Ca/S（R）近似表達(dá)2.煅燒溫度存在最佳脫硫溫度范圍

溫度低時，脫硫劑產(chǎn)生的孔隙量少、孔徑小，反應(yīng)被限制在顆粒外表面

溫度過高，CaCO3的燒結(jié)作用變得嚴(yán)重，孔隙大量消失，脫硫活性降低脫硫率與Ca/S的關(guān)系床層溫度對脫硫率的影響3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)顆粒尺寸小于臨界尺寸時發(fā)生揚析，并非越小越好顆?？紫督Y(jié)構(gòu)應(yīng)有適當(dāng)?shù)目讖酱笮?，既保證一定孔隙容積，又保證孔道不易堵塞4.脫硫劑的種類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石灰石顆粒尺寸對脫硫率的影響四、脫硫劑的再生(利用率10~40%)不同溫度下的再生反應(yīng)冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常2％～40％回收利用有經(jīng)濟效益化學(xué)反應(yīng)式反應(yīng)1為放熱反應(yīng)，溫度低時轉(zhuǎn)化率高工業(yè)上一般采用多層催化床（為達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率）第四節(jié)高濃度SO2尾氣的回收和凈化四層催化床溫度與SO2轉(zhuǎn)化率的關(guān)系單級和二級SO2氧化吸收工藝3、某冶煉廠采用二級催化轉(zhuǎn)化制酸工藝回收尾氣中的SO2。尾氣中含SO2為12%，O2為13.4%，N2為74.6%（體積）。如果第一級的SO2回收效率為98%，第二級的回收效率為95%，問：（1）總回收效率為多少？（2）如果第二級催化床操作溫度為700K，催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=100，反應(yīng)平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為多少？第五節(jié)低濃度SO2煙氣脫硫

－燃燒后脫硫脫硫方法概述主要的煙氣脫硫工藝同時脫硫脫氮工藝脫硫工藝綜合比較燃燒設(shè)施直接排放的SO2濃度通常為10-4～10-3數(shù)量級（10-3

≈2.86g/m3

）SO2濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫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)：濕法和干法一、煙氣脫硫方法概述

主要煙氣脫硫方法

全世界煙氣脫硫容量的歷史增長趨勢二、主要煙氣脫硫工藝1.石灰石/石灰法洗滌目前應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)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(jié)構(gòu)（石灰石偏酸性，石灰偏堿性）石灰石/石灰法煙氣脫硫反應(yīng)機理

主要吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖

噴淋塔作用原理圖設(shè)備腐蝕結(jié)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石灰石/石灰法洗滌需解決的問題加入己二酸的石灰石法己二酸抑制氣液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相傳質(zhì)（緩沖劑）己二酸鈣的存在增加了液相與SO2的反應(yīng)能力降低鈣硫比2.改進(jìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫添加硫酸鎂SO2以可溶性鹽的形式吸收，解決結(jié)垢問題雙堿流程用堿金屬鹽類或堿類水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再生解決結(jié)垢問題和提高SO2的利用率一種濕－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(shè)備和操作簡單，廢物量小，能耗低（濕法的1/2~1/3)3.噴霧干燥法煙氣脫硫

噴霧干燥法煙氣脫硫工藝流程吸收劑制備主要過程吸收和干燥固體廢物處置固體捕集氧化鎂法4.其他濕法脫硫工藝海水脫硫法氨水做吸收劑氨法5.干法脫硫技術(shù)干法噴鈣脫硫循環(huán)流化床煙氣脫硫二、同時脫硫脫氮工藝1.電子束輻射法氯酸氧化法WSA－SNOX法濕法FGD添加金屬螯合劑2.濕法同時脫硫脫氮工藝NOXSO法SNRB法CuO同時脫硫脫氮工藝3.干法同時脫硫脫氮工藝四、煙氣脫硫工藝的綜合比較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(yīng)性的影響占地面積流程的復(fù)雜程度動力消耗工藝成熟度技術(shù)選用應(yīng)考慮的原則技術(shù)成熟、運行可靠達(dá)到脫硫要求投資、運行費用適中脫硫劑供應(yīng)有保障脫硫產(chǎn)物可回收占地面積小4、某電廠以