【VIP专享】第八章--硫氧化物的污染控制29课件

1、1. 硫循环及硫排放2. 燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺3. 燃烧后脱硫技术及其研究进展4. 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价5. 中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动第八章 硫氧化物的污染控制了解中国和世界的硫排放现状 掌握各种脱硫技术的原理、过程、特点 掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 初步学会选择二氧化硫控制工艺学习要求早期局地环境中二氧化硫的浓度升高近100年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子硫氧化物的污染关注热点第一节 硫循环与硫排放化石燃料含有硫化石燃料燃烧时，硫大部分转化为SO2第一节 硫循环与硫排放第一节 硫循

2、环与硫排放全球SO2排放情况第一节 硫循环与硫排放1998年美国SO2排放情况我国SO2排放的年际变化第一节 硫循环与硫排放我国SO2排放的地区分布第一节 硫循环与硫排放我国SO2排放的地区分布第一节 硫循环与硫排放我国SO2排放的行业特点第一节 硫循环与硫排放我国北方城市SO2污染现状第一节 硫循环与硫排放我国南方城市SO2污染现状第一节 硫循环与硫排放 80 6080 4060 20400201999年全国城市酸雨的频率统计1999年统计264个城市降水年均pH范围在4.04 7.24年均pH低于5.6的城市有98个占统计城市的37.12%第一节 硫循环与硫排放20世纪90年代末我国酸雨区

3、域分布第一节 硫循环与硫排放 一、煤炭的固态加工煤炭洗选物理洗煤：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。这样可使煤的含硫量降低40%，灰份降低70%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。第二节 燃烧前脱硫化学洗煤：加氢脱硫、加氧脱硫、用碱液浸煤后用微波照射等，适用于高硫煤微生物洗煤：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，入洗率22%。第二节 燃烧前脱硫 二、煤炭的转化煤的气化采用空气、氧气、CO2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移动床

4、、流化床和气流床三种方法煤的液化通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品直接液化和间接液化第二节 燃烧前脱硫 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第二节 燃烧前脱硫 一、流化床燃烧技术流化机理：临界速度气流速度输送速度优点：易于脱硫、抑制氮氧化物生成分类按流态：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。第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫 二、流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（C

5、aCO3MgCO3）炉内化学反应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 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫CaO对SO2的吸收过程：SO2 从主气流向颗粒外表面转移的气相传质；SO2在多孔介质内的扩散；SO2在孔壁上的吸附；SO2与CaO的化学反应以及产物层的形成；SO2通过产物层向未反应CaO表面的扩散。第三节 燃烧中脱硫三、流化床燃烧脱硫的影响因素1.钙硫比表示脱硫剂用量的指标脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫2.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，CaC

6、O3烧结严重第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构颗粒尺寸临界尺寸，发生扬析应有适当的孔径大小孔性质：比表面积、孔容积、空隙率、孔径分布比表面积及空隙率：白云石最大，Ca(OH)2次之，CaCO3 为最小。第三节 燃烧中脱硫第三节 燃烧中脱硫4.脱硫剂的种类第三节 燃烧中脱硫白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍四、脱硫剂的再生不同温度下的再生反应第三节 燃烧中脱硫五、炉内喷钙脱硫技术的现状炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因炉内温度太高烟气中含有较多的CO2和H2O炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结表面积快速减少反应

7、活性和反应速率降低超过1300时，产物CaSO4易于分解成CaO和SO2脱硫率较低(1030%)第三节 燃烧中脱硫新的研究进展提高吸收剂的活性，改善SO2的扩散过程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：便于现有锅炉的脱硫脱硝，达到环保要求有效地回收和利用城市固体废弃物，改善环境有机钙具有一定的热值，能降低锅炉的煤耗第三节 燃烧中脱硫 六、LIFAC 烟气脱硫技术LIFAC烟气脱硫工艺Limestone Injection into the Furnace and Activation Calcium Oxi

8、de1986 年由芬兰的Tampella和IVO 公司开发投入运行炉内喷钙+活化反应器第三节 燃烧中脱硫LIFAC工艺的工艺流程第三节 燃烧中脱硫活化器内的脱硫原理 CaO+H2OCa(OH)2 （水合反应） Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O CaSO3+1/2O2CaSO4第三节 燃烧中脱硫影响活化器内脱硫效率的因素雾化水量液滴粒径水雾分布出口烟温等第三节 燃烧中脱硫LIFAC工艺系统的脱硫率活化器脱硫效率通常在40%60%之间。整个LIFAC工艺系统的脱硫效率=1+(1-1)2LIFAC 工艺系统的脱硫率为60% 85%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

9、用第三节 燃烧中脱硫烟气再加热目的：将烟气温度提高到比露点高1015原因：雾化水的蒸发导致活化器出口烟温的降低加热工质：蒸气、空气或未经活化器的烟气特点：第三节 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；运行维护方便；适用于中、小容量机组和老电厂的改造。LIFAC的应用对锅炉运行的影响不会造成受热面结焦、腐蚀和严重积灰；电除尘器的除尘效率下降；烟道阻力增加；脱硫剂的喷入会导致热量的损失；脱硫装置导致厂用电增加。第三节 燃烧中脱硫冶炼厂、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 高浓度SO2尾气的回

10、收和净化！自学为主第四节 高浓度SO2尾气的回收和净化第四节 高浓度SO2尾气的回收和净化燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵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、干法和半干法一、概述第五节 低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫石灰石/石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术二、主要的烟气脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫石灰石/石灰法洗涤(续)反应机理第五节 低浓度SO2烟气脱硫影响因素：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构石灰石

11、/石灰法洗涤(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫石灰石/石灰法洗涤(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫石灰石/石灰法洗涤(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫石灰石/石灰法洗涤(续)解决的问题设备腐蚀结垢和堵塞除雾器阻塞脱硫剂的利用率液固分离固体废物的处理处置第五节 低浓度SO2烟气脱硫改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫加入己二酸的石灰石法抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相传质增加液相与SO2的反应能力降低钙硫比添加硫酸镁SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题第五节 低浓度SO2烟气脱硫改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫(续)双碱流程用碱金属盐类或碱类水溶液吸收S

12、O2，后用石灰或石灰石再生解决结垢问题和提高SO2的利用率第五节 低浓度SO2烟气脱硫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脱硫过程SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物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)第五节 低浓度SO2烟气脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫喷雾干燥法烟气脱硫(续)主要过程吸收剂制备吸收和干燥固体捕集固体废物处置第五节 低浓度SO2烟气脱硫其他湿法脱硫工艺氧化镁法第五节 低浓度SO2烟气脱硫其他湿法脱硫工艺氧化镁法(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫其他湿法脱硫

13、工艺(续)海水脱硫法第五节 低浓度SO2烟气脱硫其他湿法脱硫工艺(续)海水脱硫法(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫其他湿法脱硫工艺（续）氨法氨水做吸收剂第五节 低浓度SO2烟气脱硫干法脱硫技术第五节 低浓度SO2烟气脱硫干法脱硫技术干法喷钙脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫干法脱硫技术循环流化床烟气脱硫第五节 低浓度SO2烟气脱硫同时脱硫脱氮工艺电子束辐射法第五节 低浓度SO2烟气脱硫同时脱硫脱氮工艺电子束辐射法湿法同时脱硫脱氮工艺氯酸氧化法WSASNOX法湿法FGD添加金属螯合剂第五节 低浓度SO2烟气脱硫同时脱硫脱氮工艺电子束辐射法湿法同时脱硫脱氮工艺(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫同时脱

14、硫脱氮工艺干法同时脱硫脱氮工艺NOxSO法SNRB法CuO同时脱硫脱氮工艺第五节 低浓度SO2烟气脱硫同时脱硫脱氮工艺干法同时脱硫脱氮工艺(续)第五节 低浓度SO2烟气脱硫第六节 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价主要涉及因素脱硫效率钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂的来源脱硫副产品的处理处置对锅炉原有系统的影响对机组运行方式适应性的影响占地面积流程的复杂程度动力消耗工艺成熟度评价指标技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范和商业化四个阶段技术性能。包括脱硫效率，处理能力，技术复杂程度，占地情况，能耗及副产品利用等，反映技术的综合性能环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与

15、排放标准比较进行评价经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标第六节 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价燃烧前和燃烧中技术第六节 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价烟气脱硫技术第六节 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制1990年12月，国务院环委会第19次会议通过关于控制酸雨发展的意见，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方面开展工作1991年， 国家环保局组织开展征收工业燃煤二氧化硫污费研究工作1992年，国务院批准在贵州、广东两省和柳州、南宁、桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾等九市开展征收工业燃煤

16、二氧化硫排污费和酸雨综合防治试点工作1992年以来，工业污染物排放标准中逐步制定二氧化硫排放限值。1996年，6个部门二氧化硫排放标准颁布实施1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的大气污染防治法，专门规定“国务院环境保护主管部门会同国务院有关部门，根据气象、地形、土壤等自然条件，可以对已经产生、可能产生酸雨的地区或者其他二氧化硫污染严重的地区，经国务院批准后，划定为酸雨控制区或者二氧化硫污染控制区”（两控区）1995年底，国家环保局组织开展“我国酸雨及二氧化硫控制区划分”工作第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制1996年，全国人大批准国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要，

17、国务院批复国务院关于环境保护若干问题的决定，提出重点治理两控区污染，要求到2000年所有工业污染源达标1998年3月，国务院批复了国家环保局上报的“两控区”划分方案（国函19985号）。两控区划定范围约占国土面积的11.4%，二氧化硫排放量占全国的近60%1998年5-6月，国家环保总局布置了制定“酸雨和二氧化硫污染控制行动方案”的工作计划，要求“两控区”的城市在1998年年底前完成二氧化硫“双达标”规划第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制2000年，全国人大通过第3版“ 大气污染防治法”2000年12月，国务院检查“ 两控区”的城市 二氧化硫 “ 双达标” 2002年1月，国家有关部门发布二氧化硫污染控制技术政策2002年9月，国务院检查批准“两控区”“十五”计划第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制技术路线第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制pH值小于5.6区域酸雨控制区SO2污染控制区1998年1月国务院批复了酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案，“两控区”共涉及27个省、自治区、直辖市的175个地市第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制社会经济概况城市数 面积 人口 GDP SO2排放“两控区”酸雨控制区SO2控制区第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制酸雨控制区省份SO2排放情况（1995年）第七节 中国酸雨及二氧化硫污染控制二氧化硫区控