第09章-硫氧化物的控制-大气污染控制工程-教学课件.ppt

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1、9.9.硫氧化物的控制硫氧化物的控制全国降水酸雨概率分布全国降水酸雨概率分布酸雨控制区和二氧化硫污染控制区酸雨控制区和二氧化硫污染控制区“两控区两控区”的划的划分分n范围范围两控区涉及两控区涉及2727个省、个省、市、自治区；面积市、自治区；面积109109万平方公里，占国土面积万平方公里，占国土面积11.4%11.4%，其中酸雨控制，其中酸雨控制区区8080万平方公里，二氧化硫污染控制区为万平方公里，二氧化硫污染控制区为2929万平方万平方公里。公里。n排放量排放量两控区两控区19951995年排放二氧化硫约年排放二氧化硫约14001400万吨，万吨，占全国占全国23702370万吨的万吨的

2、59%59%。n目标目标到到20002000年，两控区内排放二氧化硫的工业年，两控区内排放二氧化硫的工业污染源达标排放，二氧化硫排放量控制在污染源达标排放，二氧化硫排放量控制在14001400万吨，万吨，主要城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量主要城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量标准，酸雨污染恶化的趋势得到缓解。到标准，酸雨污染恶化的趋势得到缓解。到20102010年，年，两控区内二氧化硫排放量控制在两控区内二氧化硫排放量控制在14001400万吨，全部城万吨，全部城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境标准。市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境标准。v 燃烧前脱硫燃烧前脱硫v 燃烧中脱

3、硫燃烧中脱硫v 烟气脱硫烟气脱硫二氧化硫污染的控制方法二氧化硫污染的控制方法燃烧前脱硫燃烧前脱硫v煤的替代煤的替代-燃用低硫煤燃用低硫煤v物理法物理法-利用比重、磁力、电力等性质分离煤中的利用比重、磁力、电力等性质分离煤中的杂质杂质v化学法化学法-用化学方法除去煤中以化学键方式结合的用化学方法除去煤中以化学键方式结合的硫分硫分v生物法生物法-用特殊的菌种去除煤中的硫分用特殊的菌种去除煤中的硫分v型煤固硫型煤固硫v煤的气化煤的气化-在一定的温度和压力下将煤转化为气体在一定的温度和压力下将煤转化为气体v煤的液化煤的液化-直接液化、间接液化直接液化、间接液化燃烧中脱硫燃烧中脱硫循环流化床燃烧脱硫循环

4、流化床燃烧脱硫9.2 9.2 主要的烟气脱硫湿法工艺主要的烟气脱硫湿法工艺（一）湿式石灰石石灰法（一）湿式石灰石石灰法 是目前应用最成熟、最广泛的方法。其反应机是目前应用最成熟、最广泛的方法。其反应机理如下：理如下：石灰石系统和石灰系统的重要区别石灰石系统和石灰系统的重要区别l 石灰石系统中，石灰石系统中，CaCa2+2+的产生与的产生与H H+浓度和浓度和CaCOCaCO3 3的的存在有关；而石灰系统中，存在有关；而石灰系统中，CaCa2+2+的产生仅于氧化的产生仅于氧化钙的存在有关。因此，石灰石系统在运行时其钙的存在有关。因此，石灰石系统在运行时其pHpH较石灰系统低。较石灰系统低。l 石

5、灰石系统中，固液相传质阻力相当大；而石石灰石系统中，固液相传质阻力相当大；而石灰系统液相传质阻力很小。所以石灰石系统通常灰系统液相传质阻力很小。所以石灰石系统通常要求较高的要求较高的Ca/SCa/S比和液气比。比和液气比。石灰石石灰法的改进石灰石石灰法的改进己二酸石灰法己二酸石灰法 克服石灰石难溶于水，容易结垢的缺点。克服石灰石难溶于水，容易结垢的缺点。碳酸碳酸 己二酸己二酸 亚硫酸亚硫酸（二）双碱法烟气脱硫技术（二）双碱法烟气脱硫技术 克服了石灰石克服了石灰石/石灰法容易结垢的缺点。石灰法容易结垢的缺点。原理：原理：吸收过程吸收过程再生过程再生过程石灰再生石灰再生软化软化钙的去除钙的去除双碱

6、法工艺特点双碱法工艺特点优点：优点：n用用NaOH作为吸收剂，水泵、管道、设备均无腐蚀作为吸收剂，水泵、管道、设备均无腐蚀和堵塞现象，便于运行和保养。和堵塞现象，便于运行和保养。n吸收塔内无沉淀发生，可采用高效吸收塔，大大降吸收塔内无沉淀发生，可采用高效吸收塔，大大降低吸收塔设备尺寸，降低投资。低吸收塔设备尺寸，降低投资。n脱硫效率高，一般在脱硫效率高，一般在90以上。以上。缺点缺点nNa2SO3氧化成为氧化成为Na2SO4，较难再生，需不断补充，较难再生，需不断补充NaOH或或Na2CO3，增加碱的消耗量。，增加碱的消耗量。nNa2SO4降低石膏品质。降低石膏品质。原理：天然海水中含有一定量

7、的可溶性碳酸盐，原理：天然海水中含有一定量的可溶性碳酸盐，通常呈碱性，自然碱度为通常呈碱性，自然碱度为1.21.22.5mmol/L2.5mmol/L。化学反应：化学反应：（三）海水脱硫法（三）海水脱硫法SOSO2 2与水与水H H+与碳酸盐与碳酸盐1.Flake-hydro工艺工艺海水脱硫海水脱硫Flake-hydro工艺工艺 机理：石灰与海水中的氯化镁和硫酸镁反应，生成机理：石灰与海水中的氯化镁和硫酸镁反应，生成氢氧化镁，可有效吸收二氧化硫。氢氧化镁，可有效吸收二氧化硫。反应：反应：2.海水脱硫海水脱硫Bechtel工艺工艺吸收剂再生吸收剂再生吸收反应吸收反应系统构成系统构成l预冷却器预冷

8、却器 烟气温度从烟气温度从149冷却至冷却至52l吸收系统吸收系统 l再循环槽再循环槽 MgSO3 MgSO4l仪表控制系统仪表控制系统 数据采集、控制、现场监测功能数据采集、控制、现场监测功能原理原理化学反应化学反应吸收过程吸收过程中和结晶中和结晶工艺类型工艺类型(1)Walther氨法工艺氨法工艺1.电除尘器电除尘器 2.热交换热交换器器 3.SO2洗涤器洗涤器 4.快速洗涤器快速洗涤器 5.引风引风机机 6.NO3洗涤器洗涤器 7.烟囱烟囱 8.臭氧发生器臭氧发生器 9.氨水箱氨水箱 10.氧气罐氧气罐11.生产化肥装置生产化肥装置1.1.风机风机 2.2.预热段预热段 3.13.1号洗

9、涤塔号洗涤塔 4.4.氨氨 5.25.2号洗涤塔号洗涤塔 6.6.重油罐重油罐7.7.油泵油泵 8.8.加热炉加热炉 9.9.烟囱烟囱 10.10.饱和液槽饱和液槽 11.11.灰渣过滤器灰渣过滤器 12.12.母液母液槽槽 13.13.母液高位槽母液高位槽 14.14.中和结晶器中和结晶器 15.15.离心机离心机 16.16.母液离心槽母液离心槽系统构成系统构成l烟气系统烟气系统 包括脱硫增压风机、烟气冷却装置、包括脱硫增压风机、烟气冷却装置、热交换器等。热交换器等。l脱硫洗涤系统脱硫洗涤系统 包括洗涤吸收塔、氨水供给循环装包括洗涤吸收塔、氨水供给循环装置、氧化装置。置、氧化装置。l氨水制

10、备贮存系统氨水制备贮存系统l硫酸铵结晶系统硫酸铵结晶系统(3)(3)新氨法（新氨法（NADSNADS）脱硫工艺）脱硫工艺机理机理吸收过程吸收过程回收过程回收过程NADSNADS法中，法中，NHNH3 3和和H H2 2O O分别进入吸收塔，其优点有：分别进入吸收塔，其优点有：l吸收塔出口烟气中吸收塔出口烟气中NHNH3 3浓度低、氨损耗小；浓度低、氨损耗小；l吸收液的循环量小，气、液比大，是一般情况的吸收液的循环量小，气、液比大，是一般情况的30306060倍，能耗低，解决了大型循环泵的技术难题。倍，能耗低，解决了大型循环泵的技术难题。l得到的吸收产品亚硫酸铵浓度较高，为后续化肥生得到的吸收产

11、品亚硫酸铵浓度较高，为后续化肥生产装置节省蒸汽，可确保回收产装置节省蒸汽，可确保回收1t SO1t SO2 2 的蒸汽消耗小的蒸汽消耗小于于1L1L。2200MW的的FGD经济分析比较经济分析比较项目项目石灰石石膏石灰石石膏氨法氨法NADSNADS投资万元投资万元280002800025900259001200012000单位投资单位投资/(/(元元/kW)/kW)700700647647300300吸收剂费用吸收剂费用/万元万元112211224683468325002500水电蒸汽费水电蒸汽费/万元万元225622561255125510001000其他费用其他费用/万元万元2820282

12、02150215018001800运行费用运行费用 /万元万元619861988087808753005300副产品价值副产品价值/万元万元6048604840004000扣除后费用扣除后费用/万元万元619861982039203913001300脱除脱除1tSO1tSO2 2费用费用/元元12991299646646450450(4)(4)氨亚铵法氨亚铵法 将吸收将吸收SOSO2 2的母液加工成亚硫酸铵（亚铵），可代的母液加工成亚硫酸铵（亚铵），可代替烧碱用于制浆造纸，解可解决烧碱来源紧张问题，替烧碱用于制浆造纸，解可解决烧碱来源紧张问题，又使造纸工业长期感到又使造纸工业长期感到“头痛头痛

13、”的有害废液（黑液）的有害废液（黑液）变为肥料。变为肥料。该法可以减少硫酸和氨的消耗，且氨气、氨水和该法可以减少硫酸和氨的消耗，且氨气、氨水和固体碳酸氢铵都可以作为氨源，即可以生产液体亚铵，固体碳酸氢铵都可以作为氨源，即可以生产液体亚铵，又可以制取固体亚铵。又可以制取固体亚铵。国内中小硫酸厂多采用此流程。国内中小硫酸厂多采用此流程。原理原理吸收过程吸收过程氧化副反应氧化副反应生成产品生成产品1.吸收塔吸收塔 2.循环槽循环槽 3.吸收塔吸收塔 4.循环槽循环槽5.高位槽高位槽 6.中和器中和器 7.离心机离心机 8.地下槽地下槽系统构成系统构成l吸收吸收 吸收塔吸收塔中中，吸收液尽量维持高浓度

14、，以便，吸收液尽量维持高浓度，以便得到较多的得到较多的NHNH4 4HSOHSO3 3，并不断导出部分溶液用于制取，并不断导出部分溶液用于制取固体固体(NH(NH4 4)2 2SOSO3 3.吸收塔吸收塔中中，吸收液浓度低一些，吸收液浓度低一些，碱度高一些，使碱度高一些，使(NH(NH4 4)2 2SOSO3 3含量高一些，以保证较高含量高一些，以保证较高的吸收效率，同时引出部分溶液串入第一吸收塔。的吸收效率，同时引出部分溶液串入第一吸收塔。l中和中和 吸收塔吸收塔引出的高浓度引出的高浓度NHNH4 4HSOHSO3 3溶液，在中和溶液，在中和器内加入器内加入NHNH4 4HCOHCO3 3，

15、反应生成，反应生成(NH(NH4 4)2 2SOSO3 3，由于过饱和由于过饱和而结晶。而结晶。l分离分离 由中和器底部引出的含由中和器底部引出的含(NH4)2SO3H2O晶体晶体的悬浮液进入离心机，分离出白色的固体，滤液进的悬浮液进入离心机，分离出白色的固体，滤液进入地下槽，送回吸收塔入地下槽，送回吸收塔，循环吸收，循环吸收SO2。l氧化及其处理氧化及其处理 烟气中的烟气中的O2使使NH4HSO3氧化成为氧化成为NH4HSO4，结晶后容易堵塞设备。因此，通常在溶，结晶后容易堵塞设备。因此，通常在溶液中加入阻氧剂，如对苯二胺、对苯二酚等。液中加入阻氧剂，如对苯二胺、对苯二酚等。（五）镁法脱硫技

16、术（五）镁法脱硫技术 脱硫剂：脱硫剂：MgO原理原理氧化镁浆液制备氧化镁浆液制备SO2吸收吸收氧化副反应氧化副反应氧化镁再生氧化镁再生工艺特点工艺特点l装置小型化，建设费用低装置小型化，建设费用低l脱硫效率高，运行费用低（相对于氢氧化钠）脱硫效率高，运行费用低（相对于氢氧化钠）l安全性能好，可靠性高安全性能好，可靠性高无结垢和堵塞现象无结垢和堵塞现象l我国氧化镁（菱苦土）资源丰富我国氧化镁（菱苦土）资源丰富9.3 9.3 干法烟气脱硫技术干法烟气脱硫技术 脱硫的最终反应产物是干态的。脱硫的最终反应产物是干态的。优点：优点：缺点：缺点：l对干燥过程要求高对干燥过程要求高l飞灰与产物混合影响利用飞

17、灰与产物混合影响利用l吸收剂利用率低，用于高硫煤时经济性差吸收剂利用率低，用于高硫煤时经济性差l投资费用低投资费用低l无需除雾及烟气再热设备无需除雾及烟气再热设备l设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞（一）喷雾干燥法（一）喷雾干燥法工艺流程包括以下步骤工艺流程包括以下步骤l 吸收剂制备吸收剂制备l 吸收剂浆液雾化吸收剂浆液雾化l 雾粒与烟气接触混合雾粒与烟气接触混合l 液滴蒸发与液滴蒸发与SO2吸收吸收l 废渣排出废渣排出喷雾干燥法喷雾干燥法原理原理l化学过程化学过程制浆过程制浆过程吸收过程吸收过程反应过程反应过程饱和沉淀饱和沉淀部分氧化部分氧化l物理过程物理过程-

18、水分的蒸发水分的蒸发 第一阶段第一阶段 恒速干燥阶段恒速干燥阶段 第二阶段第二阶段 降速干燥阶段降速干燥阶段系统构成系统构成l吸收塔系统吸收塔系统l除尘设备除尘设备l雾化器及料浆制备系统雾化器及料浆制备系统l干燥处理及输送干燥处理及输送l系统运行控制系统运行控制脱硫效率影响因素脱硫效率影响因素l钙硫比钙硫比 l吸收塔出口烟气温度吸收塔出口烟气温度 温度越低温度越低,脱硫率越高脱硫率越高l灰渣再循环灰渣再循环 (二二)干法喷钙类脱硫技术干法喷钙类脱硫技术化学原理化学原理第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段 喷入雾化水，增湿喷入雾化水，增湿炉内喷钙和氧化钙活化（炉内喷钙和氧化钙活化（LIFACLIFA

19、C）工艺）工艺l石灰石炉内喷射石灰石炉内喷射 25253535脱硫率脱硫率 投资投资 1010左右左右l烟气增湿和脱硫灰再循环烟气增湿和脱硫灰再循环 7575脱硫率脱硫率 投资投资 8585l灰浆再循环灰浆再循环 8585脱硫率脱硫率 投资投资5 5LIFACLIFACLIFACLIFAC工艺脱硫性能的影响因素工艺脱硫性能的影响因素l炉膛喷射石灰石的位置和粒度炉膛喷射石灰石的位置和粒度l活化器（管道）内喷水量活化器（管道）内喷水量l钙硫比钙硫比LIFACLIFAC对锅炉的影响对锅炉的影响l影响锅炉的效率和传热特性影响锅炉的效率和传热特性l影响电除尘器的除尘性能影响电除尘器的除尘性能 两个方面：

20、粉尘负荷增加两个方面：粉尘负荷增加 粉尘比电阻改变粉尘比电阻改变炉内喷射石灰石和多级燃烧器（炉内喷射石灰石和多级燃烧器（LIMBLIMB）工艺）工艺与与LIFACLIFAC工艺的差别工艺的差别 采用多级燃烧器采用多级燃烧器目的：降低燃烧温度，减小氮氧化物产生量；目的：降低燃烧温度，减小氮氧化物产生量；避免脱硫剂表面烧结。避免脱硫剂表面烧结。(三三)循环流化床干法烟气脱硫技术循环流化床干法烟气脱硫技术原理原理部分氧化部分氧化酸性气体脱除酸性气体脱除系统构成系统构成l石灰浆制备系统石灰浆制备系统l脱硫反应系统脱硫反应系统l收尘引风系统收尘引风系统影响循环流化床排烟脱硫效率的因素影响循环流化床排烟脱

21、硫效率的因素l床层温度床层温度l钙硫比钙硫比l脱硫剂粒度脱硫剂粒度优点优点l脱硫剂停留时间长，利用率高脱硫剂停留时间长，利用率高l设备简单，投资低设备简单，投资低缺点缺点l只能应用于小型锅炉只能应用于小型锅炉（四）荷电干式吸收剂喷射脱硫技术（四）荷电干式吸收剂喷射脱硫技术原理原理 吸收剂通过高压静电电晕区，荷电。吸收剂通过高压静电电晕区，荷电。优点优点 脱硫剂分散均匀，反应面积大大增加；脱硫剂分散均匀，反应面积大大增加；提高对小粒径粉尘的捕集效率。提高对小粒径粉尘的捕集效率。9.4 9.4 同时脱硫脱硝工艺同时脱硫脱硝工艺电子束辐射技术特点：电子束辐射技术特点：l干法工艺，不产生废水废渣；干法

22、工艺，不产生废水废渣；l同时脱硫脱硝；同时脱硫脱硝；l脱硫成本低。脱硫成本低。原理原理自由基生成自由基生成SO2氧化氧化NOx氧化氧化酸与氨的反应酸与氨的反应电子束脱硫的工艺流程电子束脱硫的工艺流程l喷淋冷却喷淋冷却 将烟气温度将烟气温度150150左右降至左右降至6565左右的温度；左右的温度；l电子束辐照电子束辐照 产生自由基，生成硫酸和硝酸；产生自由基，生成硫酸和硝酸；l通氨气通氨气 形成硫酸铵和硝酸铵；形成硫酸铵和硝酸铵；l除尘除尘 将硫铵和硝铵固体颗捕粒集并另行造粒。将硫铵和硝铵固体颗捕粒集并另行造粒。主要影响因素v辐照剂量辐照剂量v温度温度9.5 9.5 烟气脱硫工艺综合比较烟气脱硫工艺综合比较l脱硫效率脱硫效率l钙硫比钙硫比l脱硫剂利用效率脱硫剂利用效率l脱硫剂来源脱硫剂来源l脱硫副产品的处理与处置脱硫副产品的处理与处置l对锅炉系统的影响对锅炉系统的影响l对机组运行方式的适应性对机组运行方式的适应性l占地面积占地面积l流程复杂程度流程复杂程度l动力消耗动力消耗l工艺成熟度工艺成熟度脱硫工艺比较脱硫工艺比较