烟气脱硫脱硝.pptx
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1、刘振宇刘振宇第六节:烟气脱硫脱硝第六节:烟气脱硫脱硝煤化学、煤化工知识培训煤化学、煤化工知识培训 燃煤是我国的主要污染源燃煤是我国的主要污染源87SO2,67NOX,60烟尘,(汞、烟尘,(汞、VOCs、CO2)排排放放量量和和控控制制量量万吨万吨SO2NOX排放量排放量 硫排放硫排放 全国硫酸产量;硫硝全国硫酸产量;硫硝 全国全国合成氨产量合成氨产量 50万台工业锅炉、万台工业锅炉、4亿千瓦煤电装机容量亿千瓦煤电装机容量2010:2300万吨万吨2020:1200万吨万吨NOX的控制量?的控制量?S和和N还原态还原态元素态元素态氧化态氧化态I氧化态氧化态II与与H2O反应反应与与NH3反应反
2、应高温、高压、高温、高压、催化催化生化过程常生化过程常温、常压、温、常压、高温高温常温常温高温、高温、催化催化常温常温常温常温NH3NNONO2HNO3NH4NO3H2SSSO2SO3H2SO4(NH4)2SO4煤热解煤热解-气化产物气化产物煤燃烧产物煤燃烧产物Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 酸雨酸雨肥料肥料SO2 SO3硫酸盐硫酸盐硫酸钙硫酸钙沉积沉积陆地陆地海洋海洋大气大气冶炼冶炼Cu、Zn、Pb和和Ni等等燃烧燃烧煤、石油、煤、石油、
3、天然气天然气CaCO3CaSO4CO2雨雨雨雨目前主要的烟气脱硫方式目前主要的烟气脱硫方式硫的循环硫的循环Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 烟气中烟气中SO2的脱除的脱除主要方式:主要方式:CaCO3(S)+SO2+0.5 O2 CaSO4(S)+CO2固体固体CaCO3 破碎为细粉破碎为细粉反应方式?反应方式?浆状浆状CaCO3-CaCO3 与煤混合与煤混合燃烧燃烧 固定床固定床循环流化床循环流化床-CaCO3 与烟气接触与烟气接触 流化床
4、流化床-大量浆液与烟气接触大量浆液与烟气接触 湿法吸收湿法吸收-少量浆液与烟气接触少量浆液与烟气接触 半干法吸收半干法吸收燃烧温度需低于燃烧温度需低于CaSO4的分解温度的分解温度(950-1200 oC)间接间接CaCO3 利用强碱液与烟气接触,再将硫转移至利用强碱液与烟气接触,再将硫转移至Ca姚强等姚强等洁净煤技术洁净煤技术 2005 化学工业出版社化学工业出版社循环流化床燃烧脱循环流化床燃烧脱SO2烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体湿法脱湿法脱SO2:CaCO3浆液浆液ScrubbingFGD鼓泡床鼓泡床烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体喷淋床喷淋床烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体填充床填充
5、床特点:特点:气液接触较好气液接触较好烟气压降高烟气压降高特点:特点:气液接触差气液接触差烟气压降低烟气压降低特点:特点:气液接触好气液接触好单位压降的传质最好单位压降的传质最好Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 烟气湿法脱烟气湿法脱SO2举例工艺流程举例工艺流程Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hil
6、l 脱硫塔脱硫塔脱硫烟气脱硫烟气去烟囱去烟囱除尘烟气除尘烟气粉碎的石灰石粉碎的石灰石清水清水空气空气风机风机浆液循环浆液循环固体固体排出泵排出泵循环水循环水真空过真空过滤带滤带石膏石膏湿湿固体固体旋风分离旋风分离至至废水废水处理处理烟气湿法脱烟气湿法脱SO2举例洗涤塔举例洗涤塔Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill P415,图11.6多层多层喷林喷林系统系统烟气烟气氧化区氧化区搅拌搅拌空气空气循环泵循环泵气液气液分布器分布器吸收区吸收区除雾器除雾
7、器脱硫烟脱硫烟气气除雾器除雾器水喷嘴水喷嘴炭化硅炭化硅浆液喷嘴浆液喷嘴气液分布器气液分布器Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 烟气湿法脱烟气湿法脱SO2举例运行数据举例运行数据烟气进口温度,烟气进口温度,oC 出口温度,出口温度,oC20452烟气烟气SO2浓度,浓度,ppm1000SO2脱除效率,脱除效率,90烟气压降,烟气压降,atm0.025烟气气速,烟气气速,m/s3烟气进口温度下的液烟气进口温度下的液/气比,气比,m3/m30.016
8、淋洗区高度,淋洗区高度,m10液滴尺寸,液滴尺寸,mm3浆液固含量,浆液固含量,15进料石灰石进料石灰石/SO2,mol/mol1.1Air/SO2,mol/mol1.5循环间的液体停留时间,循环间的液体停留时间,min6氧化区固体停留时间,氧化区固体停留时间,min18低温难以自然排烟低温难以自然排烟烟气需再加热烟气需再加热气液接触时间短气液接触时间短(3 s)主要发生主要发生SO2溶解溶解液体停留时间长液体停留时间长溶解溶解SO2的反应的反应烟气热量损失大烟气热量损失大烟气湿法脱烟气湿法脱SO2举例化学与化工基础举例化学与化工基础气体的溶解气体的溶解亨利常数、溶解度与浆液的亨利常数、溶解度
9、与浆液的pHSO2的溶解度很低,提高浆液的的溶解度很低,提高浆液的pH有利(加强碱)有利(加强碱)高高pH会使得会使得CO2转化为碳酸盐,消耗有效组分转化为碳酸盐,消耗有效组分固体的沉降固体的沉降难溶物质的溶度积(难溶物质的溶度积(CaSO4)任何部位的结垢任何部位的结垢固体的反应固体的反应CaCO3表面生成表面生成CaSO4壳,阻碍壳,阻碍CaCO3的利用的利用扩散与反应,提高固体的孔隙(加扩散与反应,提高固体的孔隙(加Mg)CaCO3溶解度的提高(低溶解度的提高(低pH,但降低,但降低SO2溶解度)溶解度)CaSO3氧化为氧化为CaSO4其他其他喷淋液滴的蒸发喷淋液滴的蒸发浆液组成复杂浆液
10、组成复杂(CaCO3,CaSO42H2O,CaSO30.5H2O)固液分离(固液分离(Hydroclone,真空过滤),真空过滤)Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 烟气湿法脱烟气湿法脱SO2举例问题及解决方法举例问题及解决方法对钢材腐蚀对钢材腐蚀许多其他污染物,氯化物(酸性条件下)许多其他污染物,氯化物(酸性条件下)增加排水量,降低系统中的氯化物浓度增加排水量,降低系统中的氯化物浓度结垢和堵塞结垢和堵塞CaSO4等,阀门、泵、控制设备等等,阀
11、门、泵、控制设备等控制循环浆液中石膏量,控制循环浆液中石膏量,防止石膏过饱和?防止石膏过饱和?除雾器堵塞除雾器堵塞小液滴随气流上升,下游设备结垢小液滴随气流上升,下游设备结垢将纤维除雾器改为栅板状,间歇清水喷洗将纤维除雾器改为栅板状,间歇清水喷洗钙利用率低钙利用率低CaSO4在在CaCO3颗粒表面形成壳颗粒表面形成壳加大塔底容积(浆液停留时间),提高加大塔底容积(浆液停留时间),提高CaCO3溶解量溶解量液固分离差液固分离差CaSO30.5H2O形成片状小结晶,阻碍脱水形成片状小结晶,阻碍脱水提高塔低氧化速率,提高提高塔低氧化速率,提高CaSO4的量的量现有问题:设备和运行昂贵、运行问题、大量
12、固体废物现有问题:设备和运行昂贵、运行问题、大量固体废物烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体湿法脱湿法脱SO2:CaCO3 Scrubbing的思考的思考鼓泡床鼓泡床烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体喷淋床喷淋床烟气烟气烟气烟气液体液体液体液体填充床填充床特点:特点:气液接触较好气液接触较好烟气压降高烟气压降高特点:特点:气液接触差气液接触差烟气压降低烟气压降低特点:特点:气液接触好气液接触好单位压降的传质最好单位压降的传质最好这个反应器的问题?这个反应器的问题?固体的沉降与结垢?固体的沉降与结垢?液滴下降高度与液滴下降高度与脱硫效率的关系?脱硫效率的关系?液体液体pH的关系?的关系?Noel de
13、 Nevers,Air Pollution Control Engineering(2nd Edition),2000,清华大学出版社清华大学出版社,McGraw-Hill 烟气脱烟气脱SO2其他方法其他方法 类别类别脱硫剂及方法脱硫剂及方法湿法抛弃湿法抛弃CaCO3淋洗(淋洗(Limeston Scrubbing)Ca(OH)2淋洗(淋洗(Lime Scrubbing)最便宜最便宜双碱双碱Na2CO3NaHCO3干法抛弃干法抛弃CaCO3或或Ca(OH)2喷入炉内喷入炉内Na2CO3或或NaHCO3喷入炉内或烟气喷入炉内或烟气流化床脱硫流化床脱硫(Na2SO3+CaCO3CaSO42H2O+
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