第8章硫氧化物及其控制.ppt

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1、v1.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v2.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v3.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v4.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v5.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动和重大行动v早期早期局地环境中二氧化硫的浓度升高v近近100年来年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降v最近最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子v人类使用的有机燃料都含有一定量的硫人类使用的有机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燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为S

2、O2v人为活动是造成人为活动是造成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应表示的控制方法都可以用以下反应表示22SOSO 322420.5CaCOSOOCaSOCO P.326 表表8-1 中国历年能源消费总量及构成中国历年能源消费总量及构成S+02=S02 (8-1)CaC03十S02十0.5 02=CaS04十C02 (8-2)v我国我国SO2排放的年际变化排放的年际变化1995-2003年我国SO2排放趋势图1995-2003年我国SO2排放趋势图18501850193019302010201020902090217021702250225

3、02330233024102410199519951996199619971997199819981999199920002000200120012002200220032003年 份年 份排放量（万吨）排放量（万吨）图8-3 P.327v我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布我国各省SO2排放情况我国各省SO2排放情况0 05050100100150150200200250250山东山东河北河北山西山西河南河南贵州贵州江苏江苏四川四川辽宁辽宁广西广西陕西陕西广东广东湖南湖南重庆重庆内蒙内蒙湖北湖北江西江西浙江浙江上海上海安徽安徽云南云南甘肃甘肃北京北京新疆新疆天津天津福建福建黑龙江黑龙江

4、吉林吉林宁夏宁夏青海青海海南海南西藏西藏省 份省 份排放量（万吨）排放量（万吨）全省全省控制区控制区我国各省SO2排放强度情况我国各省SO2排放强度情况0 0151530304545606075759090上海上海天津天津北京北京山东山东江苏江苏山西山西重庆重庆河南河南河北河北贵州贵州辽宁辽宁浙江浙江广东广东安徽安徽陕西陕西广西广西湖南湖南宁夏宁夏江西江西湖北湖北四川四川福建福建吉林吉林云南云南海南海南甘肃甘肃黑龙江黑龙江内蒙内蒙新疆新疆青海青海西藏西藏省 份省 份排放强度（吨/平方公排放强度（吨/平方公里）里）v我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点0 01010202030304040

5、50506060百分比（%）百分比（%）电力电力化工化工水泥水泥食品食品机械机械造纸造纸石油加工石油加工化纤化纤橡胶橡胶塑料塑料印刷业印刷业行 业行 业我国各工业行业SO2排放占行业排放总量的百分比示意图我国各工业行业SO2排放占行业排放总量的百分比示意图v我国北方城市我国北方城市SO2污染现状污染现状 g/m3050100150200250WulumuqiLanzhouYinchuanXianZhengzhouTaiyuanHuhoutJinanShiJZBeijingTianjingShenyangChangchunHarbinW HO Standardv我国南方城市我国南方城市SO2污染

6、现状污染现状050100150200250ChengduKunmingChongqingGuiyangNanningChangshaWuhanGuangzhouNanchangHefeiNanjingFuzhouHangzhouShanghaiW H O Sta nda rd g/m3v我国酸雨区域分布v一一.煤炭的固态加工煤炭的固态加工煤炭洗选煤炭洗选n物理洗煤物理洗煤n化学洗煤化学洗煤n微生物洗煤微生物洗煤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%、重介质选煤、重介质选煤占占23%、浮选占、浮选占14%1995年我国煤炭洗选能力年我国煤炭洗选能力3.8亿吨，入洗量亿吨，入洗

7、量2.8亿吨，入洗率亿吨，入洗率22%。二二.煤炭的转化煤炭的转化v煤炭气化煤炭气化n采用空气、氧气、采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在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气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气 P.329 表表8-2n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 n煤炭液化煤炭液化n通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品体产品n直接液化直接液化(P.332 表表8-3)和间接液化和间接液化煤直接液化煤直接液化图8-4鲁奇气化弗-托合成法工艺路线 v三三.重油脱硫重油脱硫在催化

8、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H2S从重油中分离直接脱硫和间接脱硫v流化床燃烧技术流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类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v流化床脱硫的化学过程流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO43222412CaCOCaO

9、COCaOSOOCaSO v1.钙硫比钙硫比表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达v2.煅烧温度煅烧温度存在最佳脱硫温度范围温度低时，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1 exp()mR m综合影响参数v3.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 P.338 图图8-9颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好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v4.脱硫剂的种类脱硫剂的种类白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大近两倍图图8-9 石灰石颗粒

10、尺寸对脱硫率的影响石灰石颗粒尺寸对脱硫率的影响v不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应11000C以上（一级再生法）8709300C（二级再生法）5407000C4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOH OSO 424224444CaSOCOCaSCOCaSOHCaSH O 42232CaSOH OCOCaCOH S 若脱硫剂再生时生成了CaS，可根据以下反应使CaS发生分解反应：CaS十202CaS04 (81I)CaS十1.502=CaO+S02 (812)v1.高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240化学反应

11、式反应1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223322412SOOSOSOH OH SO v燃烧设施直接排放的燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为浓度通常为10-410-3数量级数量级v由于由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵v分类分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫剂状态：湿法、半干法和干法P.343 表8-4 湿法湿法系统指利用碱性吸收液或含触媒粒子的溶液，吸收系统指利用碱性吸收液或含触媒粒子的溶液，吸收烟气中的烟气中的S02。干法干法系指利用固体吸附剂和催化剂在不降低烟气温度和系指利用固体吸附剂和催化剂在不降低烟

12、气温度和不增加湿度的条件下除去烟气中的不增加湿度的条件下除去烟气中的S02。喷雾干燥法工艺采用雾化的脱硫剂浆液进行脱硫，但在喷雾干燥法工艺采用雾化的脱硫剂浆液进行脱硫，但在脱硫过程中雾滴被蒸发干燥最后的脱硫产物也呈干态，脱硫过程中雾滴被蒸发干燥最后的脱硫产物也呈干态，因此常称为湿干法或因此常称为湿干法或半干法半干法。v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术石灰石石灰石/石灰石灰-石膏湿法工艺在国际占市场份额石膏湿法工艺在国际占市场份额8590%1.石灰石石灰石/石灰法脱硫反应原理石灰法脱硫反应原理P.346表表8-6例81 假定溶液中各种反应达到平衡状态，试确定石灰法脱

13、硫的最佳pH。P.347-348 v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）平流塔平流塔U型平流塔型平流塔v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）需解决的问题n设备腐蚀：设备腐蚀：防止防止Cl-累积累积n结垢和堵塞：防止固体沉积（湿干结垢、结垢和堵塞：防止固体沉积（湿干结垢、沉积或结晶析出沉积或结晶析出n除雾器阻塞：及时清洗除雾器阻塞：及时清洗n脱硫剂的利用率：脱硫剂的利用率：脱硫剂在循环池中停留时间脱硫剂在循环池中停留时间510分钟分钟n脱硫产物及综合利用：脱硫产物及综合利用：半水亚硫酸钙是较细的片半水亚硫酸钙是较细的片状晶体，难以分离；二水硫酸钙是大的圆形晶体，易于析

14、状晶体，难以分离；二水硫酸钙是大的圆形晶体，易于析出和过滤。出和过滤。P.352 表表8-8脱硫过程中汞的迁移脱硫过程中汞的迁移v煤中所含的汞在燃烧过程中以气态单质汞（煤中所含的汞在燃烧过程中以气态单质汞（Hg0）、）、气态二价汞（气态二价汞（Hg2+）或者颗粒汞（）或者颗粒汞（Hgp）的形式进入）的形式进入烟气中，在通过烟气脱硫系统时，其中烟气中，在通过烟气脱硫系统时，其中大部分的大部分的Hg2+被浆液捕集下来，被浆液捕集下来，进入脱硫石膏中。进入脱硫石膏中进入脱硫石膏中。进入脱硫石膏中的汞的量与煤种有关。但有关研究表明，的汞的量与煤种有关。但有关研究表明，进入脱硫石进入脱硫石膏中的汞可高达

15、煤中汞的膏中的汞可高达煤中汞的20%30%。v脱硫石膏被大量运用在墙板和其他建筑材料的制造中脱硫石膏被大量运用在墙板和其他建筑材料的制造中，其中经过许多高温加工过程，其中经过许多高温加工过程，有可能导致石膏中汞有可能导致石膏中汞的二次排放。的二次排放。但是，目前对但是，目前对脱硫石膏中汞的存在形态脱硫石膏中汞的存在形态及其在综合利用过程中的排放机理仍不明确及其在综合利用过程中的排放机理仍不明确，有待进，有待进一步研究。一步研究。3、主要工艺参数：浆液pH、石灰石粒度、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构等。P.352-353 表8-9表表8-9 石灰石和石灰法烟气脱

16、硫的典型操石灰石和石灰法烟气脱硫的典型操作条件作条件 石灰石灰石灰石石灰石气体中气体中SOSO2 2浓度浓度/10/10-6-64000400040004000浆液固体含量浆液固体含量/%/%10-1510-1510-1510-15浆液浆液pHpH7.57.55.65.6钙钙/硫比硫比1.05-1.11.05-1.11.1-1.31.1-1.3液液/气比气比/L/L*m m-3-34.74.78.88.8气流速度气流速度/m/m*s s-1-13.03.03.03.0v 4.改进的石灰石改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫加入己二酸的石灰石法（消耗量小于消耗量小于5kg/t石灰石）石灰石）n己二酸的缓冲作用抑制了气液界面上己二酸的缓冲作用抑制了气液界面上SO2溶解而溶解而导致的导致的pH值降低，使液面处值降低，使液面处SO2浓度提高，加浓度提高，加速了液相传质。速了液相传质。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SO2的反应能力的反应能力n降低了钙硫比降低了钙硫比添加亚硫酸镁nSO2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。加入M