第八章+硫氧化物的污染控制zap1

第八章硫氧化物的污染控制【教学内容】8.1硫氧化物的污染8.2硫氧化物的首端控制（燃烧前脱硫）8.3硫氧化物的清洁燃烧（燃烧中脱硫）8.4硫氧化物的末端控制（燃烧后脱硫）8.5烟气脱硫技术8.6锅炉烟气脱硫技术8.7电厂烟气脱硫技术8.1硫氧化物的污染硫的氧化物有5种：SO、S2O3、SO2、SO3和SO4，其中最重要的是SO2。SO2是无色有强烈刺激性气味的气体，在潮湿的空气中对金属材料有腐蚀性。8.1硫氧化物的污染危害腐蚀性较强；损害植物叶片，影响生长；刺激呼吸系统，引起肺气肿和支气管炎，致癌作用；形成酸雨，生成二次污染物硫酸气溶胶危害更大。8.1硫氧化物的污染早期关注局地环境中二氧化硫的浓度升高近100年来关注二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降最近关注二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子8.1硫氧化物的污染SO2给人类带来最严重的问题是酸雨，酸雨的污染及其造成的危害已成为世界各国关注的全球环境问题之一。图1酸雨形成的反应过程8.1硫氧化物的污染人类使用的化石燃料（主要是煤和石油）都含有一定量的硫，1t煤中含硫5~50kg，1t石油中含硫5~30kg。燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2。人为活动是造成SO2大量排放的主要原因。8.1硫氧化物的污染SO2和酸雨污染的主要来源是金属冶炼工业（包括铁及有色金属铜、锌和铅等）和能源工业（包括煤、石油和天然气），尤其是工业锅炉和燃煤火力发电厂。在我国，燃煤SO2排放量占总排放量的85%以上。8.1硫氧化物的污染SO2

的来源：主要来自燃煤发电厂、工业锅炉、生活民用三个方面。SO2

来源及排放所占比例8.1硫氧化物的污染我国硫氧化物的污染现状燃煤型污染是我国空气污染的典型特征；目前二氧化硫的排放量已居世界第一位。8.1硫氧化物的污染热电厂——燃煤型污染火力发电厂8.2硫氧化物的首端控制首端控制，即燃料洁净加工，它是控制污染的先决一步。8.2硫氧化物的首端控制煤、石油和天然气都是天然燃料，或称化石燃料，这三种燃料的“洁净”程度不同。按照污染物产生量从少到多排序，天然气和石油气居于最佳地位，重油和烟煤很差。8.2硫氧化物的首端控制燃烧前燃料脱硫技术煤炭的固态加工煤炭的转化重油脱硫8.2硫氧化物的首端控制具体上而言，煤的洁净加工包含物理的、化学的、生物的方法，以及多种技术联用的综合工艺。8.2硫氧化物的首端控制煤的物理脱硫技术煤炭洗选脱硫泡沫浮选脱硫油团聚分选脱硫磁选脱硫8.2硫氧化物的首端控制煤的化学脱硫技术热碱液浸出（BHC）法硫酸铁溶液浸出（Meyers）法液相氧化（LOL）法催化氧化法溶剂抽提法8.2硫氧化物的首端控制煤的生物脱硫技术煤的生物脱硫法是在极其温和的条件下(常压，温度在100℃以下)，利用生物氧化—还原降解反应使煤中硫得以脱除的—种低能耗的脱硫方法。8.3硫氧化物的清洁燃烧用洁净燃料替换非洁净燃料，是最简捷有效的污染控制办法．但受到自然资源和客观条件的种种限制。因此，保证燃料的清洁燃烧对于硫氧化物的污染控制意义重大。8.3硫氧化物的清洁燃烧型煤技术水煤浆技术流化床燃烧脱硫工艺动力配煤与粉煤燃烧完全清洁燃烧方式8.3硫氧化物的清洁燃烧水煤浆技术水煤浆是将洗选后的精煤进一步加工研磨成微细煤粉，按煤与水的质量比约7：3的比例和适量的(约1.0％)化学添加剂配制而成的一种煤水混合物。8.3硫氧化物的清洁燃烧流化床燃烧脱硫工艺气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类按流态：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8.3硫氧化物的清洁燃烧脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）流化床燃烧脱硫的基本原理8.3硫氧化物的清洁燃烧流化床燃烧脱硫的影响因素1.钙硫比2.煅烧温度3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构4.脱硫剂的种类白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂，且用量较石灰石大近两倍。8.4硫氧化物的末端控制SO2的末端控制即指烟气脱硫技术。在SO2减排技术中，它虽然不是惟一的，却是一项不可缺少的重要技术。8.4硫氧化物的末端控制末端控制技术分为：高浓度二氧化硫尾气的回收与净化低浓度二氧化硫烟气脱硫8.4硫氧化物的末端控制高浓度二氧化硫尾气的回收与净化尾气来源：冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常2%～40％回收与净化原理8.4硫氧化物的末端控制上述反应为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层8.4硫氧化物的末端控制低浓度二氧化硫烟气脱硫烟气来源：煤炭和石油燃烧排放的烟气。脱硫方法：抛弃法和再生法，干法和湿法脱硫，目前广泛采用的是湿法石灰石脱硫工艺。8.5烟气脱硫技术8.5.1烟气脱硫化学基础8.5.2烟气脱硫技术钙法钠法镁法氨法其他方法8.5.1烟气脱硫化学基础主要是利用SO2的以下特性：（1）酸性（2）与钙等碱土族元素生成难溶物质（3）SO2在水中有中等的溶解度（4）还原性（5）氧化性8.5.2烟气脱硫技术—钙法采用石灰和石灰石作为脱硫剂的FGD工艺，简称为钙法。有干式、湿式和半干式3种。8.5.2烟气脱硫技术—钙法一、石灰/石灰石干式直喷法（1）化学反应机理8.5.2烟气脱硫技术—钙法（2）优缺点直喷法与其他脱硫方法比较，它的投资费用最低，但由于脱硫率低，较适用于中小锅炉和老厂改造。8.5.2烟气脱硫技术—钙法二、石灰/石灰石湿式洗涤法（1）化学反应机理SO2+CaO+2H2OCaSO3.2H2OSO2+CaCO3+2H2OCaSO3.2H2O+CO28.5.2烟气脱硫技术—钙法（2）优缺点洗涤法是目前应用最广泛的脱硫技术。洗涤法的主要缺点是装置容易结垢堵塞。改进洗涤法：向吸收液中加入添加剂，防止设备结垢，目前使用的添加剂有镁离子、氯化钙、己二酸等。8.5.2烟气脱硫技术—钠法在烟气脱硫史上，钠碱化合物比其他类型的吸收剂更受重视，因为它对SO2的亲和力强。一、吸收当碱过剩时，二、再生Na2SO3结晶析出S8.5.2烟气脱硫技术—钠法双碱法FGD工艺

（1）先用可溶性的钠碱吸收液在吸收塔内进行脱硫，（2）然后在塔外再用石灰乳或石灰石浆液对吸收液进行再生和分离，再生液继续进行循环脱硫。

8.5.2烟气脱硫技术—镁法所谓镁法，就是利用碱土金属元素镁的氧化物、氢氧化物作为SO2的吸收剂，净化处理烟气的工艺。（与钙法类似）8.5.2烟气脱硫技术—镁法镁法净化回收SO2的过程，主要由以下3个工序组成：（1）吸收工序：氧化镁浆吸收SO2的洗涤工序；（2）分离工序：从洗涤母液分离出反应物，并加以干燥的分离工序；（3）再生工序：亚硫酸盐经热分解生成氧化镁的再生工序。8.5.2烟气脱硫技术—氨法氨的水溶液呈碱性，也是SO2的吸收剂。工业上，特别是硫酸工业的尾气处理，常采用这项技术。8.5.2烟气脱硫技术—氨法一、循环吸收 (NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3 NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3 (NH4)2SO3是氨法中的主要吸收剂。二、吸收液处理8.5.2烟气脱硫技术—其他方法（1）喷雾干燥法喷雾干燥法，实际上是一种半干半湿法。利用喷雾干燥的原理向热烟气中喷人石灰浆液并形成雾滴，烟气中的SO2与雾滴中的Ca(OH)2发生化学反应，生成性质稳定的、溶解度低的CaSO3.2H2O，从而达到脱除SO2的目的。8.5.2烟气脱硫技术—其他方法（2）吸附法吸附法也是含SO2的烟气净化处理的办法之一。在用吸附法处理SO2烟气时，使用最多的吸附剂是活性炭。8.5.2烟气脱硫技术—其他方法（3）电子束辐射法（4）海水法（5）循环流化床烟气脱硫8.6锅炉烟气脱硫技术8.6.1概述8.6.2锅炉烟气中硫氧化物的污染8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍8.6.4锅炉烟气除尘脱硫一体化技术8.6.1概述1.锅炉一种能量转换设备，把燃料中的化学能通过燃烧转换为热能，加热给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽或热水。8.6.1概述2.组成锅—盛装水和气并承受压力的部分；炉—燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分；附属设备、附件及仪表—保证锅炉正常运行。8.6.1概述3.分类按结构形式，分为锅壳锅炉（火管锅炉）、水管锅炉和水火管锅炉按用途，分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等按容量大小，分为大型锅炉、中型锅炉和小型锅炉。习惯上，蒸发量大于100t／h的锅炉为大型锅炉，蒸发量20～100t／h的锅炉为中型锅炉，蒸发量小于20t／h的锅炉为小型锅炉。

8.6.2锅炉烟气中硫氧化物的污染锅炉内煤的燃烧过程包括以下4个阶段加热干燥干熘析出挥发物形成焦炭燃烧燃烬形成灰渣8.6.2锅炉烟气中硫氧化物的污染煤在燃烧过程中SO2的生成煤中的有机硫、游离状态的硫和硫铁矿中的硫皆为可燃性硫；8.6.2锅炉烟气中硫氧化物的污染烟气中SO2污染的危害对人体健康的危害对植物的危害对生态的影响对建筑物和材料的腐蚀作用8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍1、控制燃煤SO2污染的方法一般可分为三种途径：炉前脱硫、炉内脱硫和炉后脱硫。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（1）炉前脱硫：就是将原煤进行处理，如洗煤、气化、液化等。原煤清洗可将煤的含硫量降低约40%，发热量提高约1/4，灰分降至20%以下。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍洗煤技术洗煤又称选煤，是通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和矸石等杂质去除，来提高煤的质量。是燃前除去煤中矿物质，降低硫含量的主要手段。目前广泛采用的选煤工艺仍是重力洗选法。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍淘汰分选原理图8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍跳汰式洗煤机8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（2）炉内脱硫：属于炉中脱硫，有沸腾床锅炉、循环床锅炉和炉内喷钙加尾增湿等脱硫技术。其共同特点是可发挥锅炉的多功能,在燃烧过程中钙的化合物CaCO3与Ca(OH)2作为吸收剂，实现炉内脱除部分SO2。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（3）炉后脱硫：即为烟气脱硫。主要有石灰石—石膏烟气脱硫、旋转喷雾半干法、海水烟气脱硫、活性碳烟气脱硫和电子束烟气脱硫（EPS）。各种脱硫方法均是在炉后烟道内喷射钙化物和碱性物，以实现烟气脱硫。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍2、燃煤锅炉烟气脱硫技术抛弃法回收法8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍抛弃法是将吸收剂与SO2结合,形成废渣,其中包括烟灰、CaSO4和部分水,没有再生步骤，废渣抛弃或作填充处理,其最大问题是污染问题未得到彻底解决,只是将空气污染变成固体污染。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍回收法是将吸收剂吸附SO2，然后再生或循环使用，烟气中的SO2被回收，转化成可出售的副产品如硫磺、硫酸或浓SO2气体，回收效果较好，但成本较高、一般按使用的吸收剂或吸收剂的形态和处理过程的不同，将回收法分为干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫三类。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（1）干法脱硫干法烟气脱硫是用固体吸收剂（或吸附剂）吸收（或吸附）烟气中的方法。具有系统简单、占地小,同时具有脱氮功能等优点。缺点是钙利用率低,脱硫剂再生、更换费用高。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（2）半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫介于湿法和干法之间,脱硫剂以溶液的形式被喷人烟气中,SOx与脱硫剂发生反应的同时,溶液的水分全部蒸发。一般钙硫比为1：6时脱硫效率可以达到80%。半干法烟气脱硫要求的控制水平较高,以使喷水量能全部蒸发。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍（3）湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是用水或钙盐溶液作吸收剂吸收烟气SOx的方法一般钙硫比为1时，脱硫效率可以达到90%缺点是须建水循环系统,防腐、烟气脱水问题突出。8.6.3锅炉烟气脱硫技术介绍湿法脱硫又有石灰石一石膏法、钠法、氧化镁法、氨法和催化氧化法之分。由于回收系统工艺复杂、投资高等因素，一般湿灰采用经济的抛弃法。如氨法就是用氨吸收烟气中的SO2,其湿灰中间产物为亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。8.6.4锅炉烟气除尘脱硫一体化技术除尘脱硫一体化技术分为两个部分，一部分为喷雾脱硫塔，第二部分为湿式除尘器，简称为PS型除尘脱硫装置。8.6.4锅炉烟气除尘脱硫一体化技术（1）喷雾脱硫塔石灰浆液经雾化器雾化后，与锅炉烟气在喷雾脱硫塔内混合,烟气中SO2在雾滴中石灰反应生成CaSO4。在脱硫的同时,利用喷雾塔洗涤器的工作原理，烟气中尘粒与液滴之间由干惯性碰撞、截留和凝聚等作用，使较大的粒子被液滴捕集,实现一次除尘。8.6.4锅炉烟气除尘脱硫一体化技术（2）湿式除尘器经喷雾脱硫塔处理的烟气进人除尘器内,气流以细流方式穿过水层,激发出泡沫和水花,气流中大尘粒因惯性与水碰撞而被捕获,气流穿过泡沫层进人塔体,受到激起的水花和雾滴的淋浴,得到进一步净化,从而完成二次除尘过程。8.6.4锅炉烟气除尘脱硫一体化技术（3）烟雾净化脱水处理后的烟气经除尘器上方的烟雾净化器脱水，要求脱水率大于90%，从而使引风机不带水并避免结垢。8.7电厂烟气脱硫技术1.概述发电厂：将各种动力能源转变成电能的生产单位。分类：火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂等。火力发电在我国占主导地位。8.7电厂烟气脱硫技术2.燃煤的火力发电厂的生产过程经过磨制的煤粉送到锅炉中燃烧放出热量，加热锅炉中的给水，产生一定温度和压力的蒸汽，将燃料的化学能转化为蒸汽的热能，再将具有一定压力和温度的的蒸汽送入汽轮机内，冲动气轮机转子旋转，把蒸汽的热能转变成机械能，气轮机带动发电机旋转而发电，把机械能转变成电能。8.7电厂烟气脱硫技术火力发电厂工艺流程图8.7电厂烟气脱硫技术3.工程应用实例（1）重庆珞璜电厂：湿式石灰石—石膏工艺（2）松木坪电厂：活性炭法（3）宜宾豆坝电厂：活性炭—磷铵复肥法（4）

漳州后石电厂：海水法脱硫工艺（5）

成都热电厂：电子束辐照脱硫工艺（6）

绵阳科学城热电厂：等离于体双脱工艺（1）重庆珞璜电厂珞磺电厂总装机容量4×360

MW，FGD工程分I、Ⅱ两期实施，均采用日本三菱脱硫技术和装备。I期工程于1992年建成。主要由吸收剂制备、烟气(再热)、循环氧化、石膏脱水和操作监控5个系统组成，此外还有公用辅助设施。（1）重庆珞璜电厂珞璜电厂I期脱硫工程工艺流程（2）松木坪电厂