大气污染控制工程课件08硫氧化物的污染控制.ppt

第第8章章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制v教学内容教学内容:v1硫循环及硫排放硫循环及硫排放v2燃烧前脱硫燃烧前脱硫v3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫vv44高浓度高浓度高浓度高浓度SO2SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化尾气的回收和净化尾气的回收和净化v5低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫第第8章章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制v1、教学要求、教学要求v要求了解硫循环及硫排放、燃烧前燃料脱硫、硫化要求了解硫循环及硫排放、燃烧前燃料脱硫、硫化床燃烧脱硫、当代脱硫方法床燃烧脱硫、当代脱硫方法v理解和掌握高浓度二氧化硫尾气脱硫、低浓度二氧理解和掌握高浓度二氧化硫尾气脱硫、低浓度二氧化硫烟气脱硫。化硫烟气脱硫。v2、教学重点、教学重点v重点介绍当代脱硫方法重点介绍当代脱硫方法v3、教学难点、教学难点v低浓度二氧化硫烟气脱硫、硫化床燃烧脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫、硫化床燃烧脱硫中国城市的大气污染的特征特征v煤烟型大气污染，主要是硫排放，其中90%来自煤炭v煤中硫的存在形式存在形式：v 无机硫(黄铁矿和硫酸盐）v 有机硫（硫醇和硫醚）v中国的动力煤资源动力煤资源v 全硫的加权平均含量为1.15%v含硫量为小于0.5%的超低硫煤 占39.35%v含硫量在0.51.0%的低硫煤 占16.46%v含硫量在1.01.5%的中低硫煤 占16.68%v含硫量在1.52.0%的中硫煤 占9.49%v含硫量为2.03.0%的中高硫煤 占7.85%v含硫量分别为3.05.0%的高硫煤v 和大于5.0%的特高硫煤 占7.05%v我国二氧化硫的排放量以每年（34）%的速度不断增长v 有55%的城市二氧化硫超过标准v二氧化硫的排放会导致严重的环境问题环境问题：v (1)酸雨会造成森林、水生物生态平衡破坏，土壤酸性贫瘠，腐蚀金属材料，破坏建筑、文物古迹，影响人体健康。我国的酸性降雨为硫酸型的。v(2)二氧化硫对人体健康有极大的危害。vSO2对人体的呼吸器官有很强的毒害作用，会造成鼻炎、支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌等。v(3)SO2 会给植物带来严重的危害。v(12)10-6容积浓度的SO2 在几个小时内即可引起叶片组织的局部损坏v0.310-6容积浓度以上的浓度能使某些最敏感的植物发生慢性中毒v一些城市燃用1 吨煤所产生的二氧化硫和酸雨造成的经济损失达(5070)元。据不完全统计，我国在“七五”期间仅两广、四川、贵州四省因酸雨造成的直接和间接经济损失就达每年160亿元。v我国政府制定的政策和法规我国政府制定的政策和法规v 1990年12月，国务院环委会决定着手对酸沉降污染控制问题采取控制措施v1991年10月29日国家环保局于发布了燃煤电厂大气污染物排放标准v在19911992年国家环保局组织有关单位进行了工业燃煤二氧化硫收费标准及实施方案的研究，并于1992年2月21日由国务院发出通知，在广东、贵州两省和柳州、南宁、桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾等九个城市进行征收工业燃煤二氧化硫排污费和酸雨的综合防治工作。v1995年8月29日经全国人代会批准颁布了中华人民共和国污染防治法修正案，首次对燃煤二氧化硫控制作出了明确的规定规定v“在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内排放二氧化硫的火电厂和其它大中型企业，属于新建项目不能用低硫煤的，必须建设配套的脱硫、除尘装置或采取其它控制二氧化硫排放、除尘的措施；属于已建企业不用低硫煤的，应当采取控制二氧化硫排放、除尘的措施；国家鼓励企业采用先进的脱硫、除尘技术。”v火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点v国家经贸委制定（1999）v国产化目标分为四步：n至2001年，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术，启动火电厂脱硫国产化示范工程，湿法烟气脱硫设备国产化率达80%左右。同时，选择若干种其它烟气脱硫工艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。n至2003末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工艺设计的能力，开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺，湿法烟气脱硫设备国产化率达90%以上。组织实施其它若干种烟气脱硫国产化示范工程，并具有相应的设计能力。v火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点v国家经贸委制定（1999）v国产化目标分为四步：n至2005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%以上。其它若干种烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。n至2010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到95%以上。v火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点v国家经贸委制定（1999）v实施火电厂烟气脱硫国产化的措施是：n加强火电厂烟气脱硫国产化的组织领导；n组织实施烟气脱硫国产化示范工程；n积极扶植脱硫设备的生产和供应；实行招投标制度，加强规范化管理；n培育和扶持有实力的脱硫工程公司；n研究制定促进火电厂 脱硫国产化的配套政策。v炉内脱硫炉内脱硫v在燃烧过程中，在炉内加入固硫剂，使煤中硫份转化为硫酸盐，随炉渣排除。v烟气脱硫(FGD)技术：v从生成物的状态生成物的状态划分v 干法脱硫v湿法脱硫v从生成物的利用与否生成物的利用与否划分v 抛弃法v 回收法v美国环保局和联邦动力委员会通过三年的研究，得出的结论结论v“FGD是目前世界上最有效的、最可行、最佳SO2 排放控制技术”硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点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1硫循环与硫排放硫循环与硫排放1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v人类使用的化石燃料都含有一定量的硫人类使用的化石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SO21硫循环与硫排放硫循环与硫排放1硫循环与硫排放硫循环与硫排放1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的年际变化排放的年际变化1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国北方城市我国北方城市SO2污染现状污染现状1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国南方城市我国南方城市SO2污染现状污染现状 80 6080 4060 20400201硫循环与硫排放硫循环与硫排放v1999年全国城市酸雨的频率统计年全国城市酸雨的频率统计1999年年统计264个城市个城市降水年均降水年均pH范范围在在4.047.24年均年均pH低于低于5.6的城市有的城市有98个个占占统计城市的城市的37.12%1硫循环与硫排放硫循环与硫排放v20世纪90年代末我国酸雨区域分布 2燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧前脱硫燃烧前脱硫 原煤在投入使用前，用物理、物理化学、化学及微生物等方法，将煤中的硫份脱除掉。v炉前脱硫还能除去灰份，减轻运输量，减轻锅炉的粘污和磨损，减少灰渣处理量，还可回收部分硫资源。v一一、煤炭的固态加工煤炭的固态加工煤炭洗选v物理选煤：物理选煤：v利用黄铁矿硫和煤的密度不同而通过重力分选和水选将黄铁矿硫和部分矿物质除去。这样可使煤的含硫量降低40%，灰份降低70%左右。v化学选煤技术：化学选煤技术：v 加氢脱硫、加氧脱硫、用碱液浸煤后用微波照射等，适合于含硫量很高的洗中煤v微生物方法：微生物方法：细菌脱硫我国以物理选煤为主。跳汰占59%、重介质选煤占23%、浮选占14%1995年我国煤炭洗选能力3.8108t，入洗量2.8108t，入洗率22%。2燃烧前脱硫燃烧前脱硫v二二、煤炭的转化煤炭的转化煤的气化n采用空气、氧气、采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内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反应生成不同组分不同热值的煤气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的液化n通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品n直接液化和间接液化直接液化和间接液化2燃烧前脱硫燃烧前脱硫v三、重油脱硫三、重油脱硫在催化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3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫v炉内脱硫炉内脱硫v在燃烧过程中，在炉内加入固硫剂，使煤中硫份转化为硫酸盐，随炉渣排除。一一、流化床燃烧技术概述流化床燃烧技术概述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 按流态：鼓泡流化床和循环流化床 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流化床锅炉过去称沸腾炉，将一定粒度的煤粒（不是煤粉）通过鼓风形流化床锅炉过去称沸腾炉，将一定粒度的煤粒（不是煤粉）通过鼓风形成悬浮燃烧，悬浮形态如开锅的米粥，煤粒及灰粒上下翻腾。虽然燃成悬浮燃烧，悬浮形态如开锅的米粥，煤粒及灰粒上下翻腾。虽然燃烧充分，省煤，但炉堂温度不易控制（不如粉煤炉），易结焦，对炉烧充分，省煤，但炉堂温度不易控制（不如粉煤炉），易结焦，对炉堂磨损严重。现在中小吨位工业锅炉仍以往复炉排炉、链条排炉为主，堂磨损严重。现在中小吨位工业锅炉仍以往复炉排炉、链条排炉为主，大吨位电站锅炉以粉煤炉为主。大吨位电站锅炉以粉煤炉为主。蒸汽锅炉蒸汽锅炉链条锅炉链条锅炉电加热蒸汽锅炉电加热蒸汽锅炉 立式燃煤锅炉立式燃煤锅炉WNS系列燃油燃汽锅炉系列燃油燃汽锅炉DZH系列燃型煤锅炉系列燃型煤锅炉LSH煤气化环保锅炉煤气化环保锅炉3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫v循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。v为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到2-25左右时，脱硫率可达90以上。v流化床燃烧方式的特点是：v1清洁燃烧，脱硫率可达80-95，NOx排放可减少50；v2燃料适应性强，特别适合中、低硫煤；v3.燃烧效率高，可达95-99；v4负荷适应性好。负荷调节范围30-100。3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫v二二、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CaSO43流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫炉内喷钙脱硫炉内喷钙脱硫炉内喷钙脱硫：炉内喷钙脱硫：v在煤的燃烧过程中加入钙基固硫剂而达到脱除烟气中二氧化硫的目的v特点：特点：v 投资小v 工艺简单v 易操作v 占地省v1.炉内喷钙技术原理炉内喷钙技术原理n钙基脱硫剂：主要为石灰石钙基脱硫剂：主要为石灰石(CaCO3)、熟石灰、熟石灰(Ca(OH)2)、白云石、白云石(CaCO3-MgCO3)v煅烧反应为：煅烧反应为：v CaCO3CaO+CO2v Ca(OH)2CaO+H2Ov CaCO3-MgCO3CaO+MgO+2CO2v影响煅烧反应和脱硫率的主要因素影响煅烧反应和脱硫率的主要因素-微孔结构微孔结构v 孔性质：比表面积、孔容积、空隙率、孔径分布孔性质：比表面积、孔容积、空隙率、孔径分布v比表面积及空隙率：白云石最大，比表面积及空隙率：白云石最大，Ca(OH)2次之，次之，CaCO3 为最小。为最小。v煅烧产物煅烧产物CaO与与SO2 可发生如下的反应：可发生如下的反应：v CaO+SO2CaSO3v CaSO3+1/2O2CaSO4vCaO对SO2的吸收包括如下几个过程：v （1）SO2 从主气流向颗粒外表面转移的气相传质；v （2）SO2在多孔介质内的扩散；v （3）SO2在孔壁上的吸附；v （4）SO2与CaO的化学反应以及产物层的形成；v （5）SO2通过产物层向未反应CaO表面的扩散。v2.炉内喷钙脱硫技术的现状炉内喷钙脱硫技术的现状v炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因：v 炉内温度太高v 烟气中含有较多的CO2和H2Ov 炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结v 表面积快速减少v 反应活性和反应速率降低v当温度超过1300时，所产生的产物CaSO4 会易于分解成CaO和SO2。v脱硫率较低(1030)%)v新的研究进展新的研究进展n提高吸收剂的活性，改善SO2的扩散过程v 以有机钙盐代替石灰石v 以有机固体废弃物和石灰为燃料制备的有机钙混合物v 优点优点：v 方便地用于现有锅炉的脱硫脱硝，使锅炉达到环保要求v 有效地回收和利用城市固体废弃物，进一步改善环境v 有机钙具有一定的热值，使用后能降低锅炉的煤耗n改变吸收剂的喷入位置，避免吸收剂的烧结失活 vLIFAC烟气脱硫工艺烟气脱硫工艺v在燃煤锅炉炉内喷钙的基础上再配合在锅炉空气预热器后增加活化反应器进行烟气进一步脱硫vLimestone Injection into the Furnace and Activation Calcium Oxidev1986 年由芬兰的Tampella和IVO 公司开发投入运行LIFAC 烟气脱硫技术烟气脱硫技术图 LIFAC工艺的工艺流程v活化器内的脱硫原理脱硫原理：vCaO+H2OCa(OH)2 （水合反应）vCa(OH)2+SO2 CaSO3+H2OvCaSO31/2CaSO4v影响活化器内脱硫效率的因素因素n雾化水量n液滴粒径n水雾分布n出口烟温等v活化器脱硫效率通常在40%60%之间。v 整个LIFAC工艺系统的脱硫效率h：v h=h1+(1-h1)h2v通常整个LIFAC 工艺系统的脱硫率为60%85%v脱硫灰再循环工艺脱硫灰再循环工艺v将从电除尘下来的粉尘返回一部分到活化器中再次利用v原因：原因：活化器的出口烟气中含有一部分可加于利用的钙化物LIFAC LIFAC 烟气脱硫技术烟气脱硫技术烟气脱硫技术烟气脱硫技术v烟气再加热烟气再加热v目的：目的：将烟气温度提高到比露点高1015v原因：原因：雾化水的蒸发导致活化水出口烟温的降低v加热工质：加热工质：蒸气，空气或未经活化器的烟气v 特点：特点：n系统简单 投资低n中等脱硫效率 对机组影响不大n运行维护方便 适用于中、小容量机组和老电厂的改造。vLIFAC的应用对锅炉运行的影响影响：n（1）炉膛内在喷射石灰石后不会造成受热面的结焦、腐蚀和严重积灰，对受热面有时会出现轻微的积灰，采用常规吹灰器就可以消除；v （2）由于烟气量、烟气温度、粉尘浓度和粉尘特性的改v 变，电除尘器的除尘效率将略有下降；n（3）增加活化器后烟道阻力将增加；n（4）石灰石粉和载气、混合空气吹入炉膛后的化学反应对锅炉效率的影响将随钙硫比和脱硫效率而异，在一般情况下热量损失不超过总燃料量的0.3%；n（5）由于增加了脱硫装置会导致厂用电的增加，其增加量约为总发电量的0.50.7%，其中以石灰石粉制备系统耗能最多LIFAC LIFAC 烟气脱硫技术烟气脱硫技术烟气脱硫技术烟气脱硫技术三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素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v 2.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三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素绍科港岛开斯特皮包德三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素卡莫斯尼克明三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素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，且用量大于石灰石近两倍三、流化床燃烧脱硫的影响因素三、流化床燃烧脱硫的影响因素四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生v不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240化学反应式反应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4高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化4高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化4高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化5低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫v一、烟气脱硫概述一、烟气脱硫概述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产物状态：湿法和干法5低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫v烟气脱硫(FGD)技术：v从生成物的状态生成物的状态划分v 干法脱硫v湿法脱硫v从生成物的利用与否生成物的利用与否划分v 抛弃法v 回收法v美国环保局和联邦动力委员会通过三年的研究，得出的结论结论v“FGD是目前世界上最有效的、最可行、最佳SO2 排放控制技术”5低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫5低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v湿法烟气脱硫工艺湿法烟气脱硫工艺v使用石灰石、石灰或碳酸钠等浆液作为洗涤剂，在吸收塔内对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2v湿法烟气脱硫的优点优点为：n（1）脱硫效率高，有的装置在Ca/S约等于1 时，脱硫效率大于90%；n（2）吸收剂利用率高，可超过90%；n（3）煤种适应性强，副产品易于回收；n（4）设备运转率高，已达90%以上v缺点：缺点：n（1）但是该工艺装置的基建投资大(约占电厂投资的1118%)n（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的818%）二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺二、主要烟气脱硫工艺v（一）（一）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（20世纪30年代有英国皇家化学工业公司提出）（一）（一）石灰石石灰石/石灰法洗涤石灰法洗涤v原理原理:烟气用含有亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石石灰石/石灰浆液石灰浆液洗涤洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐，新鲜浆液中石灰石石灰石/石灰浆液不断加入脱石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路硫液的循环回路。浆液中的固体（包括燃煤飞灰）连续地从浆液中分离出来并排往沉淀池.v从除尘器出来的烟气在吸收塔内经过洗涤，脱去SO2。v反应机理反应机理：v 石灰法石灰法：vSO2+CaO+2H2OCaSO32H2Ov 石灰石法石灰石法：v SO2+CaCO3+H2OCaSO32H2O+CO2（一）石灰石（一）石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）（一）石灰石（一）石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）v表表84中分别给出了石灰石中分别给出了石灰石/石灰脱硫的反应机理。这两石灰脱硫的反应机理。这两种机理说明了相应系统所必须经历的化学反应过程。种机理说明了相应系统所必须经历的化学反应过程。v最关键的化学反应是钙离子的形成，因为最关键的化学反应是钙离子的形成，因为SO2正是通过这种钙离子与钙离子与HSO-3化合而得以从溶液中除去。化合而得以从溶液中除去。v这一关键步骤也突出了石灰石关键步骤也突出了石灰石/石灰系统的一个极为重要石灰系统的一个极为重要的区别：的区别：v石灰石系统中，石灰石系统中，Ca2+的产生仅与的产生仅与H+的浓度和的浓度和CaCO3的存在有关。v石灰系统中，石灰系统中，Ca2+的产生仅与的产生仅与CaO2的存在有关。v因此，石灰石系统在运行时石灰石系统在运行时PH较石灰系统的低。较石灰系统的低。影响因素：影响因素：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、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、SO2SO2浓度、吸收塔结构浓度、吸收塔结构浓度、吸收塔结构浓度、吸收塔结构表85 石灰石/石灰法烟气脱硫的典型操作条件 石灰 石灰石 烟气中的 SOSO2 2体积分数体积分数体积分数体积分数/10/10-6-6 4000 4000浆液中的固体含量/%1015 1015浆液PH 7.5 5.6钙/硫比 1.051.1 1.1 1.3液/气比 4.7 8.8气流速度/ms-1 3.0 3.0图图 美国燃烧工程公司湿法石灰美国燃烧工程公司湿法石灰/石灰石工艺流程石灰石工艺流程1QA1QA、美国国家环保局的实验表明：石灰石系统的最佳操作PH为5.86.2石灰石系统约为8.v该工艺的特点特点v工艺简单n经济性较好n运行维护工作量小n可用率在90%以上n废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收n是世界上应用最多的一种烟气脱硫技术。v 在美国，采用该工艺的电厂占电厂烟气脱硫装机总容量的80%以上。单机容量在20920MW范围内。对高硫煤，脱硫率可达90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。v传统的石灰/石灰石工艺潜在的缺陷缺陷 设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损1QA、n工艺改进工艺改进主要有：v在吸收浆液中加入少量的甲酸等添加剂，以使吸收剂的可溶性增加几个数量级（1）在吸收塔的气液界面、出口烟道、闸板门、挡板及消雾装置等处，选用适当的材料，以防止腐蚀。（2）采用双循环回路吸收系统。它将吸收塔内部分为两个区域，一个为低pH值区，另一个为高pH值区v 低pH值(4.55.0)回路主要目的：为了最大限度地利用石灰石，并除去烟气中的氯离子Cl-1，以减少它对塔身的腐蚀，同时可脱除烟气中3540%的SO2。v 高pH值（6.07.0）的回路的目的：获得较高的SO2 脱除率。v 特点：特点：v 100%地利用了吸收剂v 避免由于过饱和而产生的结垢和堵塞问题（一）（一）石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）烟气脱硫工艺烟气脱硫工艺（一）（一）石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）v解决的问题解决的问题n设备腐蚀设备腐蚀n结垢和堵塞结垢和堵塞n除雾器阻塞除雾器阻塞n脱硫剂的利用率脱硫剂的利用率n液固分离液固分离n固体废物的处理处置固体废物的处理处置 （二）改进的石灰石（二）改进的石灰石（二）改进的石灰石（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫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n己二酸抑制气液界面上己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的溶解造成的pH值降低，加值降低，加速液相传质速液相传质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降低钙硫比降低钙硫比添加硫酸镁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（二）改进的石灰石（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫双碱流程n用碱金属或碱类水溶液吸收用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再，后用石灰或石灰石再生生n解决结垢问题和提高解决结垢问题和提高SO2的利用率的利用率双碱流程双碱流程（三）喷雾干燥法烟气脱硫（三）喷雾干燥法烟气脱硫 一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法脱硫过程nSO2被雾化的被雾化的Ca(OH)2浆液或浆液或Na2CO3溶液吸收溶液吸收n温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物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设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3)（三）喷雾干燥法烟气脱硫（三）喷雾干燥法烟气脱硫（三）喷雾干燥法烟气脱硫（三）喷雾干燥法烟气脱硫图 典型的干法脱硫工艺流程v主要系统主要系统n（1）石灰浆制备系统v 将生石灰制成粒度为50mm、具有较高活性的石灰乳浆n（2）脱硫系统v 石灰乳浆在吸收塔内被雾化成100mm 的雾粒，与烟气接触混合，完成烟气脱硫的化学反应v该工艺化学物理原理化学物理原理为：vCaO+H2OCa(OH)2vSO2+H2OH2SO3vCa(OH)2+H2SO3CaSO3+H2Ov CaSO3(液)+1/2O2CaSO4(液)v CaSO3(液)CaSO3(固)v CaSO4(液)CaSO4(固)v该工艺的主要优点优点n投资和占地面积相对较小n无废水排放n技术较为成熟v 缺点缺点n对吸收剂的质量要求较高n脱硫副产品大部分是CaSO3,难于进行综合利用。v吸收塔的温度吸收塔的温度v 要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；v 要求保证高于露点，以防止设备和烟道的腐蚀。v 在钙硫比不变的情况下，通过水量的变化来控制吸收塔的出口温度。v影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：n（1）钙硫比）钙硫比v 随着钙硫比的增加，脱硫率也增大，但其增大的幅度由大到小，最后趋于平稳。n（2）吸收塔出口烟温吸收塔出口烟温v 温度越低，脱硫率越高。v SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分。n（3）灰渣再利用灰渣再利用v 提高钙的利用率，改善传热传质条件，改善吸收塔塔壁结垢的趋势。（三）喷雾干燥法烟气脱硫（三）喷雾干燥法烟气脱硫主要过程n吸收剂制备吸收剂制备n吸收和干燥吸收和干燥n固体捕集固体捕集n固体废物处置固体废物处置（四）其他湿法脱硫工艺（四）其他湿法脱硫工艺1.氧化镁法（四）其他湿法脱硫工艺（四）其他湿法脱硫工艺v2.海水脱硫法海水脱硫法基本原理 自然界海水呈碱性，pH SO2为海水吸收后，生成可溶性硫酸盐 恢复硫自然循环 图 硫的循环路径图 F-FGD工艺流程F-FGD工艺过程的特点工艺过程的特点v 工艺简单，系统可靠；v 脱硫效率及其保证率高，脱硫效率可达90%以上；v 不产生任何固态或液态废弃物；v 投资省，运行费用低，占电厂总投资的（7-8）%；v 直接运行费用表现为系统电耗（占机组发电量的（1-1.5)%（四）其他湿法脱硫工艺（四）其他湿法脱硫工艺 3.氨法脱硫就是以氨水作为SO2的吸收剂，所产生的副产品为亚硫酸氨n氨水做吸收剂氨水做吸收剂图 氨法烟气脱硫工艺流程氨法烟气脱硫（1）吸收过程）吸收过程：烟气依次经过三个吸收塔，其中的SO3 被吸收液吸收，并生成亚硫酸氨和硫酸氢氨；（2）中和结晶：中和结晶：由吸收反应产生的高浓度亚硫酸氨与硫酸氢氨吸收液，先经过灰渣过滤器除去烟尘，再在结晶反应器内与氨起中和反应，同时用水间接冷却，使亚硫酸氨结晶析出；（3）结晶分离：结晶分离：由结晶分离器底部出来的含亚硫酸氨结晶悬浮物进入离心机，分离出固体结晶体作为副产品，剩下的滤液再回到吸收塔内重复使用。该脱硫工艺的优点优点 脱硫效率可达到99%可得到副产品作化肥 无废水和废弃物排放（五）干法脱硫技术（五）干法脱硫技术v干法烟气脱硫干法烟气脱硫v所得到得脱硫产物是干态形式v特点：特点：n投资较湿法低n无需装设除雾器及烟气再热器n适合于含硫量中等、有高品位石灰石来源的电厂应用（五）干法脱硫技术（五）干法脱硫技术（五）干法脱硫技术（五）干法脱硫技术1.干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫（五）干法脱硫技术（五）干法脱硫技术2.循环流化床烟气脱硫循环流化床烟气脱硫 3.粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术将煤灰、石灰和石膏以一定比例混合，经蒸汽熟化增加活将煤灰、石灰和石膏以一定比例混合，经蒸汽熟化增加活性后干燥成直径约为性后干燥成直径约为6mm、长约为、长约为310mm 的圆柱形颗的圆柱形颗粒组成粒组成v 日本北海道电力公司v 1985年开始进行研究v 1988年底完成工业实用化研究（处理烟气量为50000Nm3/h）v 1991年首台煤灰脱硫装置（1/2 容量，处理烟气量644000Nm3/h）年投入运行3.粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术v该项技术的特点：特点：n（1）脱硫率可以达到90%以上，且性能稳定，达到了一般湿法脱硫的水平；n（2）脱硫剂成本低，有益于环境保护；n（3）用水量少，无需排水处理和排气再加热，设备总费用比湿法低1/4；n（4）煤灰脱硫剂可以重复利用，或可另作它用；v （5）没有料浆系统，维护比较容易，设备简单可靠。v 粉煤灰烟气脱硫的基本反应式基本反应式为：v 粉煤灰+石灰+石膏+SO2煤灰+石膏v特殊的效果：特殊的效果：n（1）煤灰和石膏能加速脱硫化学反应，使反应完全n（2）脱硫效率超过活性炭，同时还具有脱硝的能力n（3）反应温度低，对脱硫有利，但会使水分的不利影响增大3.粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术v。图煤灰干式烟气脱硫基本原理及工艺流程3.粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术v第一台大型实用的设备v地点：日本的占东厚真电厂。v运行参数为：v 处理烟气量644000Nm3/hv 入口SO2 浓度2288mg/m3v 入口烟气含尘浓度200mg/Nm3,v 脱硫率大于90%，v Ca利用率大于80%，v 占地面积为5000m2。三、同时脱硫脱氮工艺三、同时脱硫脱氮工艺（一）（一）电子束脱硫技术应用及分析v1 前言v2 电子束脱硫工艺原理v3 电子束脱硫工艺流程v4 电子束脱硫工艺特点v5 EBA示范项目技术经济指标v6 运行状况与应用分析1 前 言电电子子束束烟烟气气脱脱硫硫脱脱氮氮技技术术是是一一项项物物理理与与化化学学紧紧密密结结合合的的高高新新技技术术，国国外外70年年代代初初期期就就开开始始了了探探索索研研究究。日日本本荏荏原原制制作作所所在在1970年年即即开开始始研研究究电电子子束束法法脱脱除除烟烟气气中中的的SO2与与NOx，1973年年建建成成模模拟拟气气体体和和重重油油燃燃烧烧烟烟气气的的小小试试装装置置；随随后后研研究究证证明明了了电电子子束束照照射射法法可可同同时时脱脱硫硫和和脱脱氮氮；经经中中试试研研究究进进一一步步掌掌握握了了实实际际设设备备所所需需的的各各项项定定量量参参数数，长长期期运运转转中中试试设设备备的的可可靠靠性性，并并能能适适应应严严格格的的环环保保标标准准规规定定。对对副副产产品品的的硫硫酸酸铵铵(含含极极少少量量硝硝酸酸铵铵)进进行行的的植植物物裁裁培培试试验验表表明明：脱脱硫硫副副产产品品具具有有与与销销售售氮氮肥肥相相同同的的质质量量，对对植植物物的的发发育育无无不不良良影影响响。至至此此，电电厂厂烟烟气气电电子束脱硫工业性试验的条件已完全具备。子束脱硫工业性试验的条件已完全具备。在在我我国国，该该技技术术作作为为“七七五五”期期间间国国家家重重点点科科技技攻攻关关项项目目，以以上上海海原原子子能能研研究究所所为为主主曾曾作作过过小小型型试验，至今仍有一些院校在不断深入研究。试验，至今仍有一些院校在不断深入研究。鉴鉴于于合合作作建建设设SO2脱脱除除装装置置在在我我国国很很有有必必要要性性，同同时时开开发发新新的的脱脱硫硫工工艺艺技技术术又又是是电电力力工工业业发发展展所所必必需需，在在国国家家计计委委和和原原电电力力工工业业部部的的推推进进和和领领导导下下，1995年年初初决决定定由由四四川川省省电电力力局局与与荏荏原原制制作作所所合合作作建建设设电电子子束束脱脱硫硫示示范范装装置置。1998年年5月月，中中日日合合作作成成都都电电厂厂EBA示示范范项项目目通通过过了了验验收收与与技技术术鉴鉴定定。该该装装置置烟烟气气处处理理量量30104m3/h，为为目目前前世世界界上上建建成成并并投投运运的最大规模的工业装置。的最大规模的工业装置。2 电子束脱硫工艺原理脱硫、脱硝主要机理：脱硫、脱硝主要机理：（1）游离基的生成：燃燃煤煤排排烟烟由由氮氮、氧氧、水水蒸蒸汽汽、CO2等等主主要要成成分分及及SO2、NOx等等微微量量有有害害成成分分构构成成。当当电电子子束束照照射射烟烟气气时时，电电子子束束能能量量大大部部分分被被烟烟气气中中的的氮氮、氧氧、水水蒸蒸汽汽所所吸吸收收，从从而而生生成成富富有有反反应应活活性性的的游游离离基基(OH基基、O原原子子、HO2基基、N基基)：N2、O2、H2OOH、O、HO2、N（2）SO2与NOx的氧化：烟烟气气中中的的SO2与与NOx,，与与因因电电子子束束照照射射而而生生成成的的游游离离基基进进行行反反应应，分分别别氧氧化化成成硫硫酸酸（H2SO4）与硝酸（）与硝酸（HNO3）：SO2HSO3HSO4SO2SO3HSO4NOHNO2HNO3NONO2+OHNONO2HNO3OHOHOOHH2OOOHOHO2（3）硫酸铵与硝酸铵的生成：已已生生成成的的硫硫酸酸和和硝硝酸酸再再与与电电子子束束照照射射以以前前喷喷入入的的 氨氨(NH3)进进 行行 中中 和和 反反 应应，分分 别别 生生 成成 硫硫 酸酸 铵铵(NH4)2SO4)和和硝硝酸酸铵铵(NH4NO3)的的粉粉状状微微粒粒，若若有有尚尚未未反反应应的的剩剩余余的的SO2和和NH3时时，可可分分别别在在上上述述微微粒粒表表面面进进一一步步进进行行热热化化学学反反应应，从从而而SO2和和NH3的的一一部部分会生成硫酸铵、硝酸铵：分会生成硫酸铵、硝酸铵：H2SO4+2NH3(NH4)2SO4HNO3+NH3NH4NO3SO2+2NH3+H2O+1/2O2(NH4)2SO4从从电电子子束束照照射射到到硫硫酸酸铵铵、硝硝酸酸铵铵生生成成所所需需的的时时间极短，仅约间极短，仅约1秒。秒。图图图图1 1 1 1 电子束脱硫工艺流程电子束脱硫工艺流程电子束脱硫工艺流程电子束脱硫工艺流程3 电子束脱硫工艺流程该项技术的工艺流程（见图1）由排烟冷却、氨的喷入，电子束照射与副产品收集等工序组成电子束辐射法电子束辐射法4 电子束脱硫工艺特点(1)电电子子束束透透过过力力、贯贯穿穿力力强强，经经屏屏蔽蔽后后可可在在反反应应室室内内集集中中供供给给高高能能量量辐辐照照烟烟气气。反反应应速速度度快、时间短；快、时间短；(2)在同一反应室内同时脱硫与脱硝；在同一反应室内同时脱硫与脱硝；(3)为干法过程，无废水排放；为干法过程，无废水排放；(4)生生成成的的副副产产品品可可作作农农用用氮氮肥肥，无无固固体体废废弃弃物；物；(5)对烟气条件的变化适应性强；对烟气条件的变化适应性强；(6)实现了自动控制，操作较简便实现了自动控制，操作较简便。5 EBA示范项目技术经济指标（1）烟烟气气量量：30104m3/h，从从华华能能成成都都电电厂厂200MW机机组组670th锅炉烟气抽取。锅炉烟气抽取。（2）主要技术参数）主要技术参数(设计值设计值)：入口烟气入口烟气SO2浓度（最大）浓度（最大）5148mg/m3入口烟气入口烟气NOx浓度浓度680mg/m3入口烟气烟尘浓度入口烟气烟尘浓度390mg/m3脱硫效率脱硫效率80脱氮效率脱氮效率10电耗量电耗量1900kWhh水耗量水耗量16th蒸汽耗量蒸汽耗量2th出口烟气氨浓度出口烟气氨浓度(即反应剩余浓度即反应剩余浓度)76mgm3（3）电子束发生装置主要参数：）电子束发生装置主要参数：直流高压电源直流高压电源800kVl000mA电子加速器电子加速器800kV400mA2（4）环境监测主要数据：）环境监测主要数据：烟气量烟气量29.6104m3h入口烟气入口烟气SO2浓度浓度3025mg/m3入口烟气入口烟气NOx浓度浓度464mg/m3出口烟气出口烟气SO2浓度浓度360mg/m3出口烟气出口烟气NOx浓度浓度382mg/m3脱硫率脱硫率86.8脱氮率脱氮率17.6出口烟气氨浓度出口烟气氨浓度7.0mg/m3（5）消耗量均在设计值以内。）消耗量均在设计值以内。（6）副产品含氮量分析：）副产品含氮量分析：N含量含量=19.34。（7）反反应应屏屏蔽蔽室室周周围围X射射线线强强