大气污染控制工程第五章二氧化硫控制技术

第五章二氧化硫控制技术1

本章要点1.二氧化硫的物化性质及烟气脱硫的技术原理2.燃烧前的脱硫技术3.燃烧中的脱硫技术4.烟气脱硫技术5.了解二氧化硫控制过程中的操作条件及设备的选用原则，能进行控制工艺的比较2

二氧化硫控制技术二氧化硫控制技术燃烧前脱硫

燃烧中脱硫

烟气脱硫

(FGD)3硫的氧化还原化学

(1)与水和碱的反应碱过剩SO2过剩被空气中的氧气氧化4硫的氧化还原化学（2）与氧化剂反应（3）与还原剂反应不同还原条件SH2S硫代硫酸盐

5烟气脱硫技术原理

烟气脱硫技术SO2的吸收过程

SO2吸附净化

SO2的催化净化

6SO2的吸收1.SO2的吸收过程

溶解度见P264表5-2，表5-3可逆反应气液平衡溶解度不可逆反应溶解度化学反应7SO2的吸收物理吸收以气相总传质系数的表达式：其中，8SO2的吸收以液相总传质系数表达

SO2体积吸收系数的经验公式

其中9SO2的吸收化学吸收以气相总传质系数的表达式：其中10SO2的吸收以液相总传质系数的表达式：其中)

11SO2的吸收计算时需同时考虑物理吸收和化学吸收发生化学反应化学平衡常数12SO2的吸收物理溶解量忽略不计，则溶液中SO2总浓度

式中k1=KHA溶液的吸收能力CSO2随分压P增大而增大，也随着K的增大而增加。溶液的吸收能力受到活性组分起始浓度CB0的限制，C只能趋近于CB0而不能超过CB0

提高温度和降低压力可改善化学吸收过程13SO2的吸收填料高度计算（1）依据质量传递、物料衡算和相平衡原理（2）填料高度—传质单元数计算方法图解积分法，图解法，数值积分法，数学解析法例题见P267，5-1和5-214SO2的吸附15SO2的吸附物理吸附物理吸附物理吸附化学反应化学反应稀释作用16SO2的催化净化催化净化催化还原催化氧化液相催化氧化气相催化氧化17SO2的催化净化催化作用势能图18SO2的催化净化19SO2的催化净化20SO2的催化净化千代田法：利用Fe3+或Mn2+作为催化剂V2O5作催化剂21SO2的催化净化平衡常数常压操作SO2的平衡转化率x

22燃烧前脱硫技术

燃煤脱硫

燃油脱硫燃气脱硫

物理方法

重介质选煤

跳汰选煤

浮选法

干法选煤

化学方法

碱法脱硫气体脱硫氧化脱硫其它脱硫方法

生物脱硫

微波脱硫

高梯度磁选脱硫

超临界醇萃取脱硫

23燃烧前脱硫技术碱法脱硫24生物脱硫原理燃烧前脱硫技术25燃烧中脱硫

燃烧中脱硫原理

粉状石灰石在高温下分解型煤固硫

流化床燃烧脱硫

炉内喷钙技术

26燃烧中脱硫原理氧化性气氛中

最后一步是脱硫主要反应，但受温度限制27燃烧中脱硫原理还原性气氛中28型煤固硫原理(1)热分解反应(2)固硫剂合成反应

(3)中间产物歧化反应(4)固硫产物的高温分解29型煤燃烧过程中SO2释放规律(p285)30型煤固硫影响型煤固硫率的因素（1）原煤含硫率（2）固硫剂粒径（3）添加剂（4）其他影响因素：成型工艺、煤种、燃烧温度等31流化床燃烧脱硫技术32流化床燃烧脱硫技术(p289)33流化床燃烧脱硫技术最经济的方法是采用石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3•MgCO3)作为脱硫剂34炉内喷钙脱硫技术喷钙脱硫机理——钙基脱硫原理采用白云石(CaCO3·MgCO3)作吸收剂或石灰石中含有MgCO3时，会发生以下反应35炉内喷钙脱硫技术影响炉内喷钙脱硫的因素(p291-294)（1）固体吸收剂的分解温度（2）反应温度（3）“烧僵”与脱硫剂的最佳喷射位置（4）脱硫剂3637炉内喷钙尾部烟道增湿脱硫该技术的特点是：炉膛喷钙作为一级脱硫，在烟气流过反应器时向反应器内喷水将烟气增湿作为二级脱硫。增湿使烟气中CaO和H2O反应生成Ca(OH)2，与SO2快速反应，提高钙利用率和脱硫效率。炉内喷钙尾部烟道增湿脱硫工艺主要有三种：（1）LIFAC工艺（2）LIMB方法（3）LIDS方法3839404142烟气脱硫技术及装置

烟气脱硫技术按脱硫剂的形态

干法

半干法

湿法

按反应产物的处理方法

抛弃法

回收法

按脱硫剂是否可再生

再生法

不可再生法

按气体净化原理

吸收法

吸附法

催化转化法

43湿法烟气脱硫石灰石－石膏湿法烟气脱硫海水烟气脱硫双碱法烟气脱硫氨法烟气脱硫磷铵肥法烟气脱硫氧化镁法烟气脱硫氧化锌法烟气脱硫氧化锰法烟气脱硫碱式硫酸铝法烟气脱硫钠碱吸收法烟气脱硫有机酸钠－石膏法烟气脱硫44半干法烟气脱硫技术喷雾干燥烟气脱硫干法烟气脱硫技术炉内喷钙烟气脱硫炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫管道喷射烟气脱硫荷电干式吸收剂喷射脱硫电子束照射烟气脱硫脉冲电晕烟气脱硫45烟气脱硫技术及装置石灰石/石灰湿法双碱法氨法喷雾干燥法金属氧化物吸收法46石灰石/石灰湿法原理4748石灰石/石灰湿法烟气脱硫的设备由三部分组成（1）脱硫剂制备系统（2）吸收塔（3）脱硫废物处理系统49喷淋式吸收塔结构示意图50石灰石－石膏法采用石灰石或石灰的浆液脱除烟道气中的SO2并副产石膏的一种技术脱硫率可高达90％以上，工艺流程很多，如三菱重工法、三井－开米柯法、日立法等。51石灰石－石膏法主要设备吸收塔选择的依据为：①气液相对速度高；⑤压降低；②持液量适当；⑥操作弹性好；③液相表面积大；⑦液气分布好。④内部构件少；吸收塔：文丘里、喷淋塔、填料塔、湍球塔、板式塔等

氧化塔：回转筒式雾化器

52石灰石－石膏法影响脱硫效率的主要因素①浆液的pH值②吸收温度③液气比④烟气流速：逆流喷淋塔内气速一般为2.44~3.66m/s，典型值为3m/s⑤添加剂53石灰石/石灰抛弃法与石灰－石膏法的区别在于：吸收过程产生的固体废渣(亚硫酸钙和一部分硫酸钙的混合物)不再回收利用脱硫固体废物的处理①回填法②不渗透的池存储法。5455湿式石灰石/石灰-石膏法

双碱法结垢和堵塞56双碱法脱硫机理吸收液再生和固体副产物的析出

57双碱法采用石灰石作再生剂将亚硫酸钙氧化，可制得脱硫石膏(CaSO4·2H2O)：58P307图5-3159双碱法分浓碱法和稀碱法两个流程。浓碱法适于氧化率低的场合。稀碱法系统中采用“碳酸盐软化法”保持低的钙离子浓度，可避免石膏结垢。而在浓碱法系统则不存在这个问题。

60氨法氨法氨法脱硫原理氨-酸法

氨-亚硫酸铵法氨-硫铵法

61氨法随着NH4HSO3的增多若烟气中有O2和SO3存在，可能发生如下副反应：62氨-酸法(p310)63氨-酸法64氨-亚硫酸铵法65氨-硫酸铵法66喷雾干燥法

脱硫原理①质量传递过程生石灰制浆：SO2被灰浆液滴吸收：脱硫剂与SO2反应：液滴中CaSO3过饱和沉淀析出：部分CaSO3(液)被溶于液滴中的氧气所氧化：67喷雾干燥法②热量传递过程

恒速干燥阶段

降速干燥阶段

68喷雾干燥法工艺流程

工艺流程吸收剂的用量为理论用量的1.5～2.0，一般脱硫效率可达70～85%。吸收剂除采用石灰乳外，还可采用碱液或氨水。脱硫浆液的制备

脱硫浆液的雾化