硫的处理.ppt

第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制v8.1.8.1.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v8.2 8.2 燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v8.3 8.3 燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫技术v8.4 8.4 二氧化硫污染控制技术综合评价二氧化硫污染控制技术综合评价v8.5 8.5 中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策硫氧化物的污染关注热点硫氧化物的污染关注热点v早期早期局地环境中二氧化硫的浓度升高局地环境中二氧化硫的浓度升高v近近100年来年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降v最近最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子8.18.1 硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放硫循环与硫排放v人类使用的化石燃料都含有一定量的硫人类使用的化石燃料都含有一定量的硫v燃料燃烧时，其中的硫大部分转化燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为为SOSO2 2硫循环与硫排放硫循环与硫排放v我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点8.2 8.2 8.2 8.2 燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v1.1.煤炭的固态加工煤炭的固态加工煤炭洗选煤炭洗选n物理洗煤物理洗煤n化学洗煤化学洗煤n微生物洗煤微生物洗煤型煤固硫型煤固硫 用石灰、沥青和无硫纸浆黑液等作为胶黏剂，将煤粉加工成一定形状和体用石灰、沥青和无硫纸浆黑液等作为胶黏剂，将煤粉加工成一定形状和体积的煤。积的煤。一、燃烧前脱硫一、燃烧前脱硫v2.2.煤炭的转化煤炭的转化煤的气化煤的气化n采用空气、氧气、采用空气、氧气、COCO2 2和水蒸气作为气化剂，在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气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气n移动床、流化床和气流床三种方法移动床、流化床和气流床三种方法煤的液化煤的液化n通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品体产品n直接液化和间接液化直接液化和间接液化v3.3.重油脱硫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，使氢与硫作用形成化学键，使氢与硫作用形成HH2 2S S从从重油中分离；重油中分离；直接脱硫和间接脱硫直接脱硫和间接脱硫二、燃烧中脱硫二、燃烧中脱硫二、燃烧中脱硫二、燃烧中脱硫包括：循环流化床燃烧脱硫和炉内喷钙脱硫技术。包括：循环流化床燃烧脱硫和炉内喷钙脱硫技术。1.炉内喷钙脱硫炉内喷钙脱硫 v2.流化床燃烧技术流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持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。流化状态。分类分类n按流态：鼓泡流化床和循环流化床按流态：鼓泡流化床和循环流化床n按运行压力：常压流化床和增压流化床按运行压力：常压流化床和增压流化床v（1 1）流化床脱硫的化学过程流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（脱硫剂：石灰石（CaCOCaCO3 3）、白云石、白云石（CaCOCaCO3 3 MgCOMgCO3 3）炉内化学反应炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境；流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境；CaSOCaSO4 4的摩尔体积大于的摩尔体积大于CaCOCaCO3 3，由于孔隙堵塞，由于孔隙堵塞，CaOCaO不可能完全转化为不可能完全转化为CaSOCaSO4 4。三、脱硫剂的再生三、脱硫剂的再生三、脱硫剂的再生三、脱硫剂的再生v不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应8.3 8.3 燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫技术一、高浓度一、高浓度一、高浓度一、高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化尾气的回收和净化尾气的回收和净化二、低浓度二、低浓度二、低浓度二、低浓度SOSO2 2烟气脱硫燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240化学反应式反应1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一、高浓度一、高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化v燃烧设施直接排放的燃烧设施直接排放的SOSO2 2浓度通常为浓度通常为1010-4-41010-3-3数量级数量级v分类分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物状态：湿法和干法脱硫产物状态：湿法和干法湿法：效率高、设备简单、操作容易，但脱硫后温度低，不湿法：效率高、设备简单、操作容易，但脱硫后温度低，不利于排烟扩散。利于排烟扩散。干法：减少二次污染，但效率低，设备庞大，操作要求高。干法：减少二次污染，但效率低，设备庞大，操作要求高。二、低浓度二、低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫v三、石灰石三、石灰石/石灰法洗涤石灰法洗涤A:应用广泛，增压风机布置在原烟道与应用广泛，增压风机布置在原烟道与GGH（烟气换热器）之间。优（烟气换热器）之间。优点：烟气温度在露点之上，不用考虑防腐问题，对增压风机的材料要求点：烟气温度在露点之上，不用考虑防腐问题，对增压风机的材料要求低；吸收塔内为正压运行，对提高除雾器的除雾效果有利。低；吸收塔内为正压运行，对提高除雾器的除雾效果有利。缺点：烟气温度高，风机的能耗高。由于压力大，烟气易泄露。缺点：烟气温度高，风机的能耗高。由于压力大，烟气易泄露。B：增压风机布置在：增压风机布置在GGH与吸收塔之间。与吸收塔之间。特点：烟气温度低，风机的能耗低，但需考虑风机的防腐问题。特点：烟气温度低，风机的能耗低，但需考虑风机的防腐问题。C，D：增压风机布置在吸收塔出口的净烟气烟道上，吸收塔内为负压。：增压风机布置在吸收塔出口的净烟气烟道上，吸收塔内为负压。优点：负压，环境空气会泄漏进吸收塔，能提高亚硫酸钙的自然氧化率。优点：负压，环境空气会泄漏进吸收塔，能提高亚硫酸钙的自然氧化率。缺点：风机运行处于烟气露点以下，材料的选择必须考虑防腐问题。缺点：风机运行处于烟气露点以下，材料的选择必须考虑防腐问题。吸收塔主要构件及其功能：吸收塔主要构件及其功能：自下而上分为三个部分：自下而上分为三个部分：循环槽、洗涤区和气体区循环槽、洗涤区和气体区。循环槽循环槽：吸收剂浆料的储存器和反应器，主要反应是新鲜石灰石：吸收剂浆料的储存器和反应器，主要反应是新鲜石灰石的溶解、亚硫酸盐氧化生成硫酸盐石膏、石膏的结晶。的溶解、亚硫酸盐氧化生成硫酸盐石膏、石膏的结晶。洗涤区洗涤区：烟气和吸收剂浆液发生化学反应。：烟气和吸收剂浆液发生化学反应。气体区气体区：除雾区，除去烟气中大部分水分，减轻后续系统腐蚀。：除雾区，除去烟气中大部分水分，减轻后续系统腐蚀。FGDFGD系统主要工艺过程：系统主要工艺过程：(1)(1)向循环槽中加入新鲜浆液：浆液浓度为向循环槽中加入新鲜浆液：浆液浓度为30%30%左右。左右。(2)(2)吸收吸收SOSO2 2并进行反应生成亚硫酸钙并进行反应生成亚硫酸钙(3)(3)亚硫酸钙氧化生成石膏亚硫酸钙氧化生成石膏(4)(4)从循环槽中分离出石膏：一级脱水（水力旋流器）：根从循环槽中分离出石膏：一级脱水（水力旋流器）：根据石膏与石灰石比重的不同进行分离，使石膏含水率达到据石膏与石灰石比重的不同进行分离，使石膏含水率达到40%40%。二级脱水（真空皮带脱水）：形成含水。二级脱水（真空皮带脱水）：形成含水10%10%的二水的二水石膏，直接销售。石膏，直接销售。1.1.影响因素：影响因素：pHpH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、体含量、SOSO2 2浓度、吸收塔结构浓度、吸收塔结构（1）空塔气速）空塔气速 填料塔：填料塔：2m/s左右；板式塔和空塔：左右；板式塔和空塔：2m/s；停留时间：；停留时间：1.54.5s。（2）液气比）液气比 指指1m3体积的烟气所需要的吸收剂浆液的体积（以体积的烟气所需要的吸收剂浆液的体积（以L计），计），是保证脱硫效率的重要指标。石灰石石膏法烟气脱硫液气比一是保证脱硫效率的重要指标。石灰石石膏法烟气脱硫液气比一般在般在1015之间，有的甚至超过之间，有的甚至超过20。（3 3）浆液）浆液pHpH值值 实际工程中，实际工程中，pHpH值最佳在值最佳在5656之间。之间。（4 4）浆液浓度）浆液浓度 浆液密度浆液密度1150kg/m6），），CaSO3容易产生结晶。但容易产生结晶。但当温度高于当温度高于60，二水石膏将成为无水石膏，二水石膏将成为无水石膏CaSO4析出而成析出而成为结构紧密的石膏垢，一般应控制浆液温度在为结构紧密的石膏垢，一般应控制浆液温度在4060。例：例：某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%90%。电厂燃煤含硫为电厂燃煤含硫为3.6%3.6%，含灰为，含灰为7.7%7.7%。试计算：。试计算：1.1.如果按化学剂量比反应，脱除每如果按化学剂量比反应，脱除每kgSOkgSO2 2需要多少需要多少kgkg的的CaCOCaCO3 3；2.2.2.2.如果实际应用时如果实际应用时CaCOCaCO3 3过量过量30%30%，每燃烧，每燃烧1t1t煤需要消煤需要消耗多少耗多少CaCOCaCO3 3；3.3.3.3.脱硫污泥中含有脱硫污泥中含有60%60%的水分和的水分和40%CaSO40%CaSO4 4.2H.2H2 2OO，如，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？CaSO4.2H2O生成量：解得：解得：m=1.5625kg每燃烧1t煤产生SO2约约去除720.9=64.8kg，因此消耗CaCO3则燃烧则燃烧1t1t煤脱硫污泥排放量为煤脱硫污泥排放量为174/0.4=435kg174/0.4=435kg，同时排放灰，同时排放灰渣渣100010000.077=77kg0.077=77kg。解：解：四、改进的石灰石四、改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫1.1.加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法己二酸抑制气液界面上己二酸抑制气液界面上SOSO2 2溶解造成的溶解造成的pHpH值降低，加速液值降低，加速液相传质。相传质。己二酸钙的存在增加了液相与己二酸钙的存在增加了液相与SOSO2 2的反应能力的反应能力降低钙硫比。降低钙硫比。2.2.双碱法双碱法（1 1）钠碱双碱法）钠碱双碱法以以NaNa2 2COCO3 3或或NaOHNaOH溶液为第一碱吸收剂，然后用石灰石或溶液为第一碱吸收剂，然后用石灰石或石灰作为第二碱处理吸收液。石灰作为第二碱处理吸收液。吸收反应：吸收反应：再生反应：用石灰料浆对吸收液进行再生。再生反应：用石灰料浆对吸收液进行再生。当用石灰石粉末进行再生时，则当用石灰石粉末进行再生时，则当用石灰石粉末进行再生时，则当用石灰石粉末进行再生时，则氧化反应：氧化反应：双碱流程双碱流程烟气重质石灰或石灰浆洗涤器回热器到烟道的洁净烟气除雾器淋洗水洗涤液含尘水箱空气补充水、碳酸钠或碳酸氢纳浓缩池浓缩池上清液水池飞灰滤饼真空吸滤机浓缩液混合器处置双碱法旋流板塔脱硫：双碱法旋流板塔脱硫：旋流板塔是浙江大学发明的一种通用设备，具有负荷高、压降旋流板塔是浙江大学发明的一种通用设备，具有负荷高、压降低、不易堵、操作弹性宽等优点，其综合性能优于国内外常用低、不易堵、操作弹性宽等优点，其综合性能优于国内外常用的脱硫设备。的脱硫设备。影响因素：影响因素：1.pH值，过高会使值，过高会使Ca2+离子结垢；过低会降低吸收效果。离子结垢；过低会降低吸收效果。78之间比较合适。之间比较合适。2.液气比，液气比增大，效率提高，但会使能耗增加，系统压液气比，液气比增大，效率提高，但会使能耗增加，系统压降也随之增大；一般为降也随之增大；一般为23L/m3。3.钠离子浓度：浓度越高，效果越好。钠离子浓度：浓度越高，效果越好。4.SO2初始浓度初始浓度（2 2）碱性硫酸铝碱性硫酸铝-石膏法石膏法吸收：吸收：氧化：氧化：中和：中和：v五、喷雾干燥法烟气脱硫五、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。一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法。脱硫过程脱硫过程nSOSO2 2被雾化的被雾化的Ca(OH)Ca(OH)2 2浆液或浆液或NaNa2 2COCO3 3溶液吸收溶液吸收n温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物n干废物由袋式或电除尘器捕集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（湿法的设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3)1/21/3)主要过程主要过程n吸收剂制备吸收剂制备n吸收和干燥吸收和干燥n固体捕集固体捕集n固体废物处置固体废物处置1.1.氧化镁法氧化镁法六、其他湿法脱硫工艺六、其他湿法脱硫工艺原理：将氧化镁制成浆液，用此浆液对原理：将氧化镁制成浆液，用此浆液对SOSO2 2进行吸收，可生进行吸收，可生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁。成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁。吸收：吸收：分离、干燥：将吸收液中分离、干燥：将吸收液中MgSO3和和MgSO4分离出来并进分离出来并进行干燥。行干燥。分解：分解：MgSO3、MgSO4煅烧，再生煅烧，再生MgO。2.2.氨法氨法用氨水洗涤含用氨水洗涤含SOSO2 2的废气，形成的废气，形成(NH(NH4 4)2 2SOSO3 3-NH-NH4 4HSOHSO3 3-HH2 2O O的吸收液体系，利用溶液中（的吸收液体系，利用溶液中（NHNH4 4)2 2SOSO3 3对对SOSO2 2的吸收的吸收能力进行吸收。能力进行吸收。NHNH4 4HSOHSO3 3不具备吸收能力，需不断补充不具备吸收能力，需不断补充NHNH3 3副反应：副反应：海水通常呈碱性，具有天然酸碱缓冲能力及吸收海水通常呈碱性，具有天然酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。的能力。海水主要成分：海水主要成分：Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-,Br-3.3.海水脱硫海水脱硫法法七、干法脱硫技术七、干法脱硫技术1.1.干法喷钙脱硫干法喷钙脱硫特点：是一种干法脱硫技术，脱硫系统简单，投资低，脱硫费特点：是一种干法脱硫技术，脱硫系统简单，投资低，脱硫费用低、占地面积小，适合老电厂脱硫改造。脱硫产物呈干态易用低、占地面积小，适合老电厂脱硫改造。脱硫产物呈干态易于处理。于处理。2.2.循环流化床烟气脱硫循环流化床烟气脱硫烟气脱硫技术综合评价作业：作业：1.1.论述湿式石灰石论述湿式石灰石-石膏法烟气脱硫（石膏法烟气脱硫（FGDFGD）工艺流程）工艺流程及工艺系统包括哪些部分？湿式石灰石及工艺系统包括哪些部分？湿式石灰石-石膏法脱硫石膏法脱硫的影响因素有哪些？的影响因素有哪些？2.2.2.2.有哪些常用的烟气脱硫工艺？至少阐述三种你所有哪些常用的烟气脱硫工艺？至少阐述三种你所熟悉的工艺的原理及特点。熟悉的工艺的原理及特点。