第八章硫氧化物的污染控制

1、第八章 硫氧化物的污染控制8.1 某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值 26535kJ/kg 。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的 SO2 排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？解：火电厂排放标准 700mg/m3。3%硫含量的煤烟气中 SO2体积分数取 0.3% 。则每立方米烟气中含 SO2 3 64 103 8571mg ；22.4因此脱硫效率为 8571 700 100% 91.8%85718.2 某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为 3.6%，含灰为 7.7% 。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少 kg 的CaCO3；2）如

2、果实际应用时 CaCO3 过量 30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；3）脱硫污泥中含有 60%的水分和 40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放， 每吨燃 煤会排放多少污泥？解：1） CaCO3 SO2 2H 2O CaSO3 2H2O CO2100 64m 1kgm=1.5625kg2）每燃烧 1t 煤产生 SO2约 3.6 2t 72kg ，约去除 72 0.9=64.8kg 。100因此消耗 CaCO31.3100 64.864132kg 。174 435t0.43）CaSO4.2H2O生成量 64.8 172 174kg ；则燃烧 1t 煤脱硫污泥排放量为 64同

3、时排放灰渣 77kg 。8.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含 SO2为7.8%、O2为 10.8%、N2为 81.4%（体积）。如果第一级的 SO2回收效率为 98%，总的回收效率为 99.7%。计算： 1）第二级工艺的回收效率为多少？2）如果第二级催化床操作温度为420。C，催化转化反应的平衡常数 K=300 ，反应平衡时 SO2的转化率为多少？其中， KySO3 0.5 。ySO2 （yO2 ）0.5 解：1)由 T 1 (1 1)(1 2) ，99.7% 1 (1 98%)(1 2)，解得 2 85%。2）设总体积为 100，则 SO27.8 体积， O210

4、.8 体积， N 281.4 体积。经第一级催化转化后余xSO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有 x体积 SO2转化，则总体积为 （88.5 ）。x因此， 300，由此解得 x=1.6 10 3；x /(88.5 )0.156 x 6.978 x/20.588.5 x/2 88.5 x/2 故转化率为 1 1.6 10 99%0.1568.4 通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m3/s 的烟气（ 180。C， 1atm）。石灰石烟气脱硫系统的压降约为 2600Pa。试问：电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的 阻力损失？假定动力消耗烟气流率压降/风

5、机效率，风机效率设为0.8。解：动力消耗 K 0.00156 2600W 5.07W ，即约 0.51%用于克服阻力损失0.88.5 石灰石（ CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，假定操作按表 85 的典型工况进行，试计算：1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？2）如果气体进口温度为 180。C，离开塔顶时下降到 55。C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾 滴可近似视为水滴。3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3 发生了反应？解：180 55 。1）取平均温度为 T 117.5 C ，此时气体密度 0.94g/l （分子量取 30）。31/ 2显然雾

6、滴处于牛顿区， us 1.743 10 3 9.8 1000/0.941/2 9.73m/s ，因气体流速为 3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s 。2）工况条件：液气比 9.0L/m 3， Ca/S=1.2，并假设 SO2 吸收率为 90%。在 117.5。C 下，水汽化热 2212.1kJ/kg ，空气比热 1.025kJ/（ kg.K ） 由（ 180 55） 1.025 0.94=2212.1m ，解得 m=0.054kg ，因此水分蒸发率0.054 100% 0.6% 。9.00.93） CaCO3反应分率为100% 75% 。3 1.28.6 在双碱法烟气脱硫工艺中，

7、 SO2被 Na2SO3溶液吸收。 溶液中的总体反应为：+ + 2 2Na2SO3+H2O+SO2+CO2Na+H+OH +HSO3 +SO32 +HCO 3 +CO32在 333K 时， CO2 溶解和离解反应的平衡常数为：CO2 H 2OPCO2K hc0.0163M /atm ，HCO3 H CO2 H 2OKc110 6.35 MCO32 H HCO3 Kc2 10 10.25 M溶液中钠全部以 Na+形式存在，即 Na=Na + ； 溶液中含硫组分包括， S=SO 2.H2O+HSO 3+SO 32 。 如果烟气的 SO2 体积分数为 2000106，CO2的浓度为 16%，试计算脱

8、硫反应的最佳 pH。解： 3 8在 373K 时， Khs=0.41，Ks1=6.6103，Ks23.8 108。+ 2 Na S=Na +SO2.H2OHSO3SO32 +22=OH H +SO 32 +2CO 32+HCO 3SO2.H2O2SO32 Ks2HSO3H K s2K s1 K hs Pso2H 22CO32 K s2 HSO3 H K c2K c1K hc Pco 2H 2HCO3Kc1K hc Pco2。H 代入得Na S1H0 H H 2.1 10213 2 6.55 210 20 1.2 109 8.166 10 4 H 2 H 2 H 代入不同的H+浓度，可得pH在

9、45时NaS接近于 0。因此脱硫最佳 pH值 45。8.7 根据表 8 5 中所列的石灰石湿法烟气脱硫的典型操作条件，试计算：1）脱硫液每循环经过一次洗涤塔， 单位体积脱硫液中溶解了多少摩尔的SO2；2）如果脱硫液进入洗涤塔时的pH 为 5，则其流出洗涤塔时的 pH 为多少。假定浆滴在洗涤塔中的停留时间较短（通常为 34s），CaCO3 尚未发生反应。解：工况条件：液气比 9.0L/m 3， Ca/S=1.2，并假设 SO2吸收率为 90%。因此，单位体积（ 1.0L）1 1000通过烟气 1/9m3，可吸收 SO24.0 10 3 90% 0.018mol 。9 22.4取温度 T=373K ，则 Khs=0.147 ， K s1=0.0035 ，K s2=2.4108。 45进水 PSO2=4.0104atm，SO2.H2O=PSO2.Khs=5.88 105， +2 K s2 HSO3 5HSO3=Ks1SO2.H2O/H+=0.0206，SO32= s2 3 4.94 10 5；H 则反应后 S=SO2.H2O+HSO 3+SO 32+0.018=0.0