脱硫技术 燃煤污染控制 .ppt

1、1,燃煤污染控制,脱硫技术,1 燃料脱硫 2 燃烧脱硫 3 烟气脱硫,2,1 燃料脱硫,硫氧化物SOx生成量与燃料中含硫量关系很大，因此，尽量采用低硫燃料来燃烧，减少SOx的生成量。但是我国低硫燃料较少，通过煤的脱硫和重油脱硫可以取得低硫燃料。,3,一、煤炭脱硫,选煤 物理方法 跳汰、浮选、重介质、磁选等。 化学方法 热解、酸洗、碱洗、氧化等。 生物方法 微生物脱硫,4,物理脱硫洗煤,物理脱硫当前利用较广，尤以洗煤为主。洗煤是利用比重不同把煤、矿石和黄铁矿分开。黄铁矿的比重为5.0而煤的比重为1.3左右。煤中硫化物主要是无机硫，含硫愈高，无机硫的比重愈大。我国高硫煤中的硫，其全硫量的5080%

2、以黄铁矿形式存在 洗煤可以去除原煤含硫量的4090%。硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的硫颗粒大小及无机硫含量，在有机硫含量大，或煤中黄铁矿嵌布很细的情况下，仅用比重法脱硫，其精煤硫分还达不到环保要求 洗选后的煤要干燥，干燥过程要消耗能源，产生煤尘；成本较高；当前烘干正为机械脱水所代替，这可降低成本并避免产生烟尘,5,物理脱硫浮选、磁选等,利用黄铁矿的表面性质，加入超泡剂后可进行浮选 利用黄铁矿在强磁场下能转化为顺磁性物质，具有一定导电性，可进行磁选，可选出含硫35%以上的黄铁矿，并可用来制硫和硫酸，磁场强度要求在20000Wb以上 利用黄铁矿吸收微波的性能，进行脱硫 此外，还有跳汰、重介等,6,

3、二、重油脱硫,重油脱硫的常用方法是在钼、钴和镍等的金属氧化物催化剂作用下，通过高压加氢反应，切断碳与硫的化合键，以氢置换出碳，同时氢与硫作用形成硫化氢，从重油中分离出来，用吸收法除去 另一种重油脱硫方法是将重油用蒸气、氧气部分燃烧气化，硫转化成为硫化氢和少量二氧化硫而进行处理,7,流化床燃烧脱硫 炉内喷钙脱硫 低氧燃烧脱硫 型煤脱硫,2 燃烧脱硫,8,1、流化床燃烧脱硫,流化床燃烧具有炉内脱硝脱硫的优点而受到普遍欢迎。流化床燃烧是一种低温燃烧，炉内存在局部还原气氛，温度型NOx基本上不生成 流化床燃烧脱硫使用的脱硫剂通常为石灰石和白云石。将石灰石粉碎，与煤同时加入炉内，在850左右下石灰石受热

4、分解析出CO2，形成多孔的氧化钙并进而SO2作用，生成硫酸盐，达到固硫目的。其脱硫反应式如下 CaCO3CaO + CO2 CaO + 1/2 O2 + SO2CaSO4,9,影响脱硫效率的主要因素,温度的影响：石灰石850最佳 压力的影响：石灰石，白云石 流化速度的影响：BFB，CFB 脱硫剂用量的影响：Ca/S比 脱硫剂粒度的影响：01、02mm 脱硫剂活性的影响：,10,2、炉内喷钙,炉内喷钙脱硫 炉内喷钙及尾部烟道增湿脱硫(LIFAC),当石灰石粉喷到炉膛内适当的部位后，只要温度高于750，石灰石会被快速焙烧而形成氧化钙。氧化钙CaO在8001200的温度范围内与SO2相遇就会进行脱硫

5、反应而生成CaSO4,CaCO3CaO十CO2 CaO十1/2 O2十SO2CaSO4,Limestone Injection into the Furnace and Activation of Unreacted Calcium,11,炉内喷钙脱硫的关键问题,12,3、低氧燃烧,50年代后半期，欧洲各国开始大量烧油。由于燃油中硫的含量较高，造成低温受热面严重腐蚀和堵灰，从而开始了低氧燃烧的研究工作 60年代初，低氧燃烧已被认为是解决低温腐蚀的有效手段 现在低氧燃烧技术在美国、西欧各国已被用来降低NOx，燃油锅炉中已普遍采用，过剩空气系数一般在2%3%以下,13,低氧燃烧应考虑的问题,组织低

6、氧燃烧，应考虑如下各点： 选用性能良好的雾化器，使雾化良好； 选用性能良好的调风器，以获得需要的空气动力工况，并保证燃料与空气混合良好达到完全燃烧； 选用合适的配风系统，保证各燃烧器空气分配均匀； 选用高质量的仪表和自动调整设备。,14,将一种或多种煤与一定比例的粘接剂、脱硫剂等制备成具有一定形状和一定理化性能（冷机械强度、热强度、热稳定性、防水等）的块状燃料或原料 工业型煤：工业锅炉、窑炉、煤气炉、焦炉等 民用型煤：居民、餐饮等,4、型煤,15,3 烟气脱硫,烟气脱硫（FGD）: Flue Gas Desulfurization 湿法烟气脱硫(WFGD):Wet Flue Gas Desul

7、furization 1. 石灰石（石灰）法: CaCO3, Ca(OH)2, CaO 2. 氧化镁法: MgO, Mg(OH)2 3. 氢氧化钠法: NaOH 4. 氨法: NH3 5. 双碱法: Na2SO3+CaCO3 干法烟气脱硫(DFGD): Dry Flue Gas Desulfurization 1. 喷雾干法烟气脱硫: Ca(OH)2 2. 循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）(Circulating Fluidized Bed Flue Gas Desulfurization): Ca(OH)2 海水烟气脱硫 等离子体烟气脱硫,16,一、干法烟气脱硫（DFGD）,指无论加入锅

8、炉尾部烟道中的脱硫剂是干态的或湿态的，脱硫的最终反应产物都是干态的 最主要的干法烟气脱硫技术有两类，一是喷雾干燥法，二是用循环流化床为反应器的干法烟气脱硫,17,1、喷雾干燥法,优点: 系统流程简单、投资较少、能耗较低、运行费用较低； 运行可靠，不会产生结垢和堵塞，对设备的腐蚀性不大； 干式运行，产物易于处理。,18,脱硫剂预先浆化后用泵送至雾化器，脱硫剂浆液在雾化器中被雾化成细滴并进入喷雾干燥吸收器的烟气中，边蒸发边和SO2气体进行反应，生成干态的反应产物,喷雾干燥法工艺流程,19,反应机理,脱硫剂：碱液(如Na2CO3)，消石灰乳Ca(OH)2 碱液或消石灰乳在干燥吸收器中的化学反应为：

9、Na2CO3十SO2Na2SO3十CO2 Ca(OH)2十SO2CaSO31/2H2O十1/2H2O 如反应时有氧气，则Na2SO3和CaSO3会氧化生成硫酸钠和硫酸钙： Na2SO3十1/2O2Na2SO4 Na2CO3十SO2十1/2O2Na2SO4十CO2 Ca(OH)2十SO2十1/2O2十H2OCaSO42H2O,20,喷雾干燥法的脱硫效率、脱硫剂利用率与计量比的关系(计量比脱硫剂实际用量理论用量),21,2、循环流化床干法烟气脱硫（CFB-FGD）,优点: 与湿法烟气脱硫相比，其系统简单、造价较低； 由于充分利用了循环流化床反应器的优点，在采用Ca(OH)2干粉作脱硫剂时，可以达到

10、很高的钙利用率和脱硫效率。特别适用于燃用高硫煤而要求高脱硫效率的锅炉 ； 干式运行，产物易于处理。,22,循环流化床干法烟气脱硫工艺流程,23,来自锅炉的烟气由循环流化床反应器下部进入反应器，干态消石灰Ca(OH)2也从反应器下部喷入反应器，以很高的传质速率在反应器中与烟气混合，并与烟气中的SO2、SO3和其它有害气体如HCl和HF等进行反应，生成CaSO4和CaSO3等反应产物。这些干态的反应产物随烟气从反应器上部的出口进入分离器，分离器收集的干灰，一部分再循环利用,24,反应机理,2Ca(OH)2 + 2SO22CaSO31/2H2O + H2O 2Ca(OH)2 + 2SO32CaSO4

11、1/2H2O + H2O 2HCl + Ca(OH)2CaCl2 + 2H2O 2HF + Ca(OH)2CaF2 + 2H2O 此外,由于烟气中有CO2的存在，还会产生下面的反应而消耗一部分Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2CaCO3 + H2O,25,循环流化床反应器的 脱硫效率与Ca/S和烟气中SO2的关系,26,石灰石石灰法为当前最主要、使用最广的湿法烟气脱硫工艺 。,二、湿法烟气脱硫（WFGD）,所谓湿法烟气脱硫，其特点是整个脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，其脱硫剂、脱硫过程、反应副产品及其再生和处理等均在湿态下进行，因而其脱硫过程的反应温度均低于露点，所以脱硫以后的烟气

12、需经再加热才能从烟囱排出。由于湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速度快、脱硫效率高、钙利用率高，在CaS1时，可达到90以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫,27,1、石灰石石灰法,典型的石灰石法脱硫系统图,工艺流程,28,典型的石灰法脱硫系统,工艺流程,29,石灰石石灰法烟气脱硫反应机理,反应副产品是末氧化的亚硫酸钙(CaSO31/2H2O)和自然氧化产物石膏(CaSO42H2O)的混合物 。,反应机理,30,石灰石石灰法烟气脱硫的总反应式如下： 以石灰石为脱硫剂时： CaCO3十SO2十1/2H2OCaSO41/2H2O十CO2 以石灰为脱硫剂时，CaO和H2O首先反应生成

13、Ca(OH)2，然后Ca(OH)2和SO2再进行下面的反应： Ca(OH)2十SO2CaSO31/2H2O十1/2H2O 由于烟气中还存在部分氧，因此部分已生成的CaSO31/2H2O还会进步氧化而生成石膏： 2CaSO31/2H2O十O2十3H2OCaSO41/2H2O,总反应式,31,石灰石石灰法的整个脱硫系统主要由脱硫剂的制备、吸收塔和脱硫后废物处理三大部分组成。,主要装置,脱硫剂的制备系统,32,吸收塔,喷淋吸收塔示意图,33,废物处理,典型的石灰石石灰法烟气脱硫系统 固体废料干基组成,34,石灰石石灰法烟气脱硫系统用于回填法的固体废物处理系统,35,石灰石石膏法,石灰石石膏法和石灰石

14、石灰法最主要的区别就是，向吸收塔的浆液中鼓入空气，以强制使100%的CaSO3均氧化成CaSO4(石膏)。这样，脱硫以后的固体副产品不再是废物而需抛弃，而是有用的石膏产品,36,石灰石石膏法的优点,吸收塔将洗涤循环、石灰石溶解、强制空气氧化及石膏结晶结合为体； 洗涤循环底槽内有机械搅拌和氧化空气分配系统； 石灰石粉与水混合制浆后定量加入吸收塔内； 引风机位于吸收塔烟气入口，没有腐蚀和结垢的问题，吸收塔正压运行； 采用回转式气气烟气再热器，利用原烟气自身热能加热洗涤脱硫后的冷湿烟； 石膏浆液经水力旋流分离器和真空皮带过滤器脱水及热烟气干燥处理，最终副产品为粉状或块状石膏； 在燃煤含硫量为0.7%

15、2.5%时，Ca/S1.01.5，可以达到90%99.2%的脱硫效率。对于含硫量高于3%的煤种，其运行经验较少,37,在强制加氧之前，石灰石石膏法和抛弃法的反应机理完全样 强制氧化： HSO3-十1/2O2SO42-十H+ SO32-十1/2O2SO42- Ca2+十SO42-CaSO4 因而，脱硫反应的总反应式为： SO2十1/2O2十2H2O十CaCO3CaSO42H2O十CO2,反应机理,38,主要装置,脱硫剂的制备、吸收塔、石膏脱水、石膏储存、废水处理和烟气再热系统等,喷淋吸收塔示意图,39,1锅炉；2电除尘器；6吸收塔；9氧化用空气；10工艺过程用水；11粉状石灰石，13粉状石灰石贮

16、仓；14石灰石中和剂贮箱；15水力旋流分离器；16皮带过滤机；17中间贮箱；18溢流贮箱；20石膏贮仓；21溢流废水，22石膏,石灰石石膏法的烟气脱硫系统图,40,海水因具有定的天然碱度和特定的水化学特性被用于烟气脱硫 海水烟气脱硫工艺适用于燃煤含硫量不高并以海水为循环冷却水的海边电厂,三、海水烟气脱硫,41,海水烟气脱硫工艺的主要特点,工艺简单，无需脱硫剂的制备，系统可靠，可用率高 系统脱硫效率高，般可达90% 不需添加脱硫剂，也无废水废料处理问题 与其它湿法脱硫工艺相比，投资省，运行费用低 不足之处： 其应用有局限性，只能用于海边电厂，适用于燃煤含硫量不大于1.5%的中低硫煤 重金属和多环

17、芳烃的浓度不能超过规定的排放标准,42,海水烟气脱硫流程图,工艺流程,43,反应机理,SO2(气) SO2(液) SO2(液)十H2OH2SO3 H2SO32-H+十HSO32-2H+十SO32- 2SO32-十O2(液) 2SO42-,44,四、等离子体烟气脱硫,用电子束对烟气进行照射而同时脱硫脱硝的技术，是近年来发展起来的一种干法烟气脱硫工艺,45,电子束烟气脱硫的特点,可以高效地同时从烟气中脱硫和脱硝，达到95%以上的脱硫效率和80%以上的脱硝效率 电子束烟气脱硫系统简单，采用全部自动化操作，易于运行和维护 整个脱硫过程为干法处理，不需排水及废水处理系统 脱硫、脱硝反应副产品为硫酸铵和硝酸铵化