第八章硫氧化物的污染控制PPT讲稿.ppt
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1、第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制第1页,共88页,编辑于2022年,星期三1.1.了解中国和世界的硫排放现状了解中国和世界的硫排放现状 2.2.掌握各种脱硫技术的原理、过程、特点掌握各种脱硫技术的原理、过程、特点 3.3.掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 4.4.初步学会选择二氧化硫控制工艺初步学会选择二氧化硫控制工艺学习要求学习要求第2页,共88页,编辑于2022年,星期三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
2、硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点第3页,共88页,编辑于2022年,星期三第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第4页,共88页,编辑于2022年,星期三v化石燃料含有硫化石燃料含有硫v化石燃料燃烧时,硫大部分转化为化石燃料燃烧时,硫大部分转化为SO2第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第5页,共88页,编辑于2022年,星期三第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放v全球全球SO2排放情况排放情况第6页,共
3、88页,编辑于2022年,星期三第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放v1998年美国年美国SO2排放情况排放情况第7页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国我国SO2排放的年际变化排放的年际变化第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第8页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第9页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国我国SO2排放的地区分布排放的地区分布第一节第一节第一节第
4、一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第10页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第11页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国北方城市我国北方城市SO2污染现状污染现状第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第12页,共88页,编辑于2022年,星期三v我国南方城市我国南方城市SO2污染现状污染现状第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第13页,共88页,
5、编辑于2022年,星期三 80 6080 4060 2040020v1999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年统计年统计264个城市个城市降水年均降水年均pH范围在范围在4.047.24年均年均pH低于低于5.6的城市有的城市有98个个占统计城市的占统计城市的37.12%第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第14页,共88页,编辑于2022年,星期三v2020世纪世纪9090年代末我国酸雨区域分布年代末我国酸雨区域分布第一节第一节第一节第一节 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放第15页,共88页,编辑于
6、2022年,星期三 一、煤炭的固态加工一、煤炭的固态加工1.煤炭洗选1)物理洗煤:利用黄铁矿硫和煤的密度不同而通过重力分选物理洗煤: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量降低40%,灰份降低,灰份降低70%左右。左右。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。采用物理、物理化学、化学及微生物等方法脱除煤中的硫。第二节第二节第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱
7、硫第16页,共88页,编辑于2022年,星期三2)化学洗煤:加氢脱硫、加氧脱硫、用碱液浸煤后用微波化学洗煤:加氢脱硫、加氧脱硫、用碱液浸煤后用微波照射等,适用于高硫煤照射等,适用于高硫煤3)微生物洗煤:细菌脱硫微生物洗煤:细菌脱硫2.我国以物理选煤为主。跳汰占59%、重介质选煤占23%、浮选占14%3.1995年我国煤炭洗选能力3.8108t,入洗率22%。第二节第二节第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫第17页,共88页,编辑于2022年,星期三 二、煤炭的转化二、煤炭的转化1.煤的气化1)采用空气、氧气、采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂,在气化炉内反应生和水蒸气作
8、为气化剂,在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气成不同组分不同热值的煤气2)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2.煤的液化1)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2)直接液化和间接液化直接液化和间接液化第二节第二节第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫第18页,共88页,编辑于2022年,星期三 三、重油脱硫三、重油脱硫1.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2.直接脱硫和间接脱硫第二节第二节第二节第二节 燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前
9、脱硫第19页,共88页,编辑于2022年,星期三 一、流化床燃烧技术一、流化床燃烧技术1.流化机理:临界速度气流速度输送速度2.优点:易于脱硫、抑制氮氧化物生成3.分类1)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2)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又称炉内脱硫,即在燃烧过程中,加入固硫剂,使煤中硫转化为硫又称炉内脱硫,即在燃烧过程中,加入固硫剂,使煤中硫转化为硫又称炉内脱硫,即在燃烧过程中,加入固硫剂,使煤中硫转化为硫又称炉内脱硫,即在燃烧过程中,加入固硫剂,使煤中硫转化为硫酸盐,加以脱除。酸盐,加以脱除。酸盐,加以脱除。酸盐,加以脱除。
10、第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第20页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第21页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第22页,共88页,编辑于2022年,星期三 二、流化床脱硫的化学过程二、流化床脱硫的化学过程1.脱硫剂:石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3MgCO3)2.炉内化学反应3.CaSO4的摩尔体积大于CaCO3,由于孔隙堵塞,CaO不可能完全转化为CaSO4第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱
11、硫燃烧中脱硫第23页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第24页,共88页,编辑于2022年,星期三5.5.CaOCaO对对SOSO2 2的吸收过程:的吸收过程:1)1)SOSO2 2 从主气流向颗粒外表面转移的气相传质;从主气流向颗粒外表面转移的气相传质;2)2)SOSO2 2在多孔介质内的扩散;在多孔介质内的扩散;3)3)SOSO2 2在孔壁上的吸附;在孔壁上的吸附;4)4)SOSO2 2与与CaOCaO的化学反应以及产物层的形成;的化学反应以及产物层的形成;5)5)SOSO2 2通过产物层向未反应通过产物层向未反应CaOC
12、aO表面的扩散。表面的扩散。第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第25页,共88页,编辑于2022年,星期三三、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1.1.钙硫比钙硫比1)表示脱硫剂用量的指标2)脱硫率()可以用Ca/S(R)近似表达第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第26页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第27页,共88页,编辑于2022年,星期三2.2.煅烧温度煅烧温度1)存在最佳脱硫温度
13、范围存在最佳脱硫温度范围2)温度低时,孔隙量少、孔径小,反应被限制在颗粒外表面温度低时,孔隙量少、孔径小,反应被限制在颗粒外表面3)温度过高,温度过高,CaCO3烧结严重烧结严重第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第28页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第29页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第30页,共88页,编辑于2022年,星期三3.3.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1)颗粒尺寸临界尺寸,发生扬析2
14、)应有适当的孔径大小3)孔性质:比表面积、孔容积、空隙率、孔径分布4)比表面积及空隙率:白云石最大,Ca(OH)2次之,CaCO3 为最小。第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第31页,共88页,编辑于2022年,星期三第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第32页,共88页,编辑于2022年,星期三4.4.脱硫剂的种类脱硫剂的种类第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫白云石的孔径分布和低温煅烧性能好,但易发生爆裂扬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析,且用量大于石灰石
15、近两倍第33页,共88页,编辑于2022年,星期三四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生四、脱硫剂的再生不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第34页,共88页,编辑于2022年,星期三五、炉内喷钙脱硫技术的现状五、炉内喷钙脱硫技术的现状五、炉内喷钙脱硫技术的现状五、炉内喷钙脱硫技术的现状1.1.1.1.炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因1)炉内温度太高炉内温度太高2)烟气中含有较多的烟气中含有较多的CO2和
16、和H2O3)炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结4)表面积快速减少表面积快速减少5)反应活性和反应速率降低反应活性和反应速率降低6)超过超过1300时,产物时,产物CaSO4易于分解成易于分解成CaO和和SO27)脱硫率较低脱硫率较低(1030%)第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第35页,共88页,编辑于2022年,星期三2.2.新的研究进展新的研究进展1)提高吸收剂的活性,改善提高吸收剂的活性,改善SO2的扩散过程的扩散过程2)改变吸收剂的喷入位置,避免吸收剂的烧结失活改变吸收剂的喷入位置,避免吸收剂的烧结失活 以有机钙盐代替石灰石,或以
17、有机固体废弃物和石以有机钙盐代替石灰石,或以有机固体废弃物和石灰为原料制备的有机钙混合物,其优点为:灰为原料制备的有机钙混合物,其优点为:a.便于现有锅炉的脱硫脱硝,达到环保要求便于现有锅炉的脱硫脱硝,达到环保要求b.有效地回收和利用城市固体废弃物,改善环境有效地回收和利用城市固体废弃物,改善环境c.有机钙具有一定的热值,能降低锅炉的煤耗有机钙具有一定的热值,能降低锅炉的煤耗第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第36页,共88页,编辑于2022年,星期三 六、六、六、六、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1.LIFAC烟气脱硫
18、工艺烟气脱硫工艺1)Limestone Injection into the Furnace and Activation Calcium Oxide2)1986 年由芬兰的年由芬兰的Tampella和和IVO 公司开发投入运行公司开发投入运行3)炉内喷钙炉内喷钙+活化反应器活化反应器第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第37页,共88页,编辑于2022年,星期三LIFAC工艺的工艺流程工艺的工艺流程第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第38页,共88页,编辑于2022年,星期三2.2.活化器内的脱硫原理活化器内的脱硫原理 CaO+H
19、2OCa(OH)2 (水合反应)(水合反应)Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O CaSO3+1/2O2CaSO4第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第39页,共88页,编辑于2022年,星期三3.3.影响活化器内脱硫效率的因素影响活化器内脱硫效率的因素1)雾化水量雾化水量2)液滴粒径液滴粒径3)水雾分布水雾分布4)出口烟温等出口烟温等第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第40页,共88页,编辑于2022年,星期三4.LIFAC工艺系统的脱硫率工艺系统的脱硫率1)活化器脱硫效率通常在活化器脱硫效率通常在40%60%之间。之间。2)
20、整个整个LIFAC工艺系统的脱硫效率工艺系统的脱硫效率=1+(1-1)2nLIFAC 工艺系统的脱硫率为工艺系统的脱硫率为60%85%5.5.脱硫灰再循环工艺脱硫灰再循环工艺 将电除尘分离的粉尘返回一部分到活化器中再次利用将电除尘分离的粉尘返回一部分到活化器中再次利用第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第41页,共88页,编辑于2022年,星期三6.6.烟气再加热烟气再加热1)1)目的:将烟气温度提高到比露点高目的:将烟气温度提高到比露点高101015152)2)原因:雾化水的蒸发导致活化器出口烟温的降低原因:雾化水的蒸发导致活化器出口烟温的降低3)3)加热工质:
21、蒸气、空气或未经活化器的烟气加热工质:蒸气、空气或未经活化器的烟气4)4)特点:特点:第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫系统简单;投资低;中等脱硫效率;对机组影响不大;系统简单;投资低;中等脱硫效率;对机组影响不大;运行维护方便;适用于中、小容量机组和老电厂的改造。运行维护方便;适用于中、小容量机组和老电厂的改造。第42页,共88页,编辑于2022年,星期三7.LIFAC的应用对锅炉运行的影响的应用对锅炉运行的影响1)1)不会造成受热面结焦、腐蚀和严重积灰;不会造成受热面结焦、腐蚀和严重积灰;2)2)电除尘器的除尘效率下降;电除尘器的除尘效率下降;3)3)烟道阻
22、力增加;烟道阻力增加;4)4)脱硫剂的喷入会导致热量的损失;脱硫剂的喷入会导致热量的损失;5)5)脱硫装置导致厂用电增加。脱硫装置导致厂用电增加。第三节第三节第三节第三节 燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫燃烧中脱硫第43页,共88页,编辑于2022年,星期三冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业,SO2浓度通常240化学反应式第一个反应为放热反应,温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层第四节第四节第四节第四节 高浓度高浓度高浓度高浓度SOSO2 2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!自学为主!自学为主第44页,共88页,编辑于2022年,星期三第四节第四节第四节第四节 高
23、浓度高浓度高浓度高浓度SOSO2 2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第45页,共88页,编辑于2022年,星期三第四节第四节第四节第四节 高浓度高浓度高浓度高浓度SOSO2 2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第46页,共88页,编辑于2022年,星期三1.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2.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3.分类分类1)脱硫产物处置方式:抛弃法和再生法2)脱硫产物状态:湿法、干法和半干法一、概述
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