1、第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制1一一硫循环及硫排放硫循环及硫排放二二燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫三三流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四四高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化五五低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫六六我国二氧化硫排放控制策略我国二氧化硫排放控制策略 本章主要内容本章主要内容21.受人为活动影响的硫循环受人为活动影响的硫循环2.全球和我国的硫排放状况全球和我国的硫排放状况3.二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响4.二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径一、硫循环及硫排放一、硫循环及硫排放31. 受人类活动影响的硫循环受
2、人类活动影响的硫循环一、硫循环及硫排放一、硫循环及硫排放4一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放2. 全球和我国的硫排放状况全球和我国的硫排放状况 硫的人为排放硫的人为排放 燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2 含硫矿石的加工是另一重要人为源，黄铜矿冶炼含硫矿石的加工是另一重要人为源，黄铜矿冶炼2222SOFeOCuO25CuFeS22SOOS5一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放2. 全球和我国的硫排放状况全球和我国的硫排放状况 全球人为源的硫排放全球人为源的硫排放硫排放控制重点：控制与能源活动有关的排放硫排放控制重点：控制与能源活动有关的排放61994排放量
3、排放量 (Gg SO2)一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放2. 全球和我国的硫排放状况全球和我国的硫排放状况 全球人为源的硫排放全球人为源的硫排放 欧美历史上增欧美历史上增长最快的时期长最快的时期 我国历史上增我国历史上增长最快的时期长最快的时期全球二氧化硫排放量全球二氧化硫排放量7一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放2. 全球和我国的硫排放状况全球和我国的硫排放状况 我国人为源的硫排放我国人为源的硫排放全国煤炭消费总量（亿吨）全国煤炭消费总量（亿吨）全国全国SO2排放总量（万吨）排放总量（万吨）增加增加9 亿吨亿吨下降下降14.3%8一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放2. 全球和我国的硫
4、排放状况全球和我国的硫排放状况 我国人为源的硫排放我国人为源的硫排放工业行业二氧化硫排放情况工业行业二氧化硫排放情况9一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响 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 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 最近最近形成二次细粒子形成二次细粒子硫酸盐硫酸盐硫酸盐对人体健康、能见度和全球气候产生影响硫酸盐对人体健康、能见度和全球气候产生影响10一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放 城市二氧化硫污染城市二氧化硫污染2012年地级及以上城市二氧化硫年均浓度分
5、布年地级及以上城市二氧化硫年均浓度分布3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响11资料来源：资料来源：中华人民共和国环境保护部，中华人民共和国环境保护部，2012中国环境状况公报，中国环境状况公报，20132012年全国降水年全国降水pH年均值等值线示意图年均值等值线示意图一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放 酸雨酸雨3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响12资料来源：资料来源：中华人民共和国环境保护部，中华人民共和国环境保护部，2012中国环境状况公报，中国环境状况公报，2013一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放 酸雨酸雨降水中主要离子当量浓度比例降水中主要离子当量浓
6、度比例3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响13资料来源：资料来源：中华人民共和国环境保护部，中华人民共和国环境保护部，2012中国环境状况公报，中国环境状况公报，2013一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放 细颗粒物中的硫酸盐细颗粒物中的硫酸盐3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影响PM2.5硫酸根年均浓度（硫酸根年均浓度（g/m3)资料来源：资料来源：NARSTO,2004; Yao et al.(2002); 思汇研究所，思汇研究所，200414一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放 细颗粒物中的硫酸盐细颗粒物中的硫酸盐3. 二氧化硫排放的环境影响二氧化硫排放的环境影
7、响北京市北京市2012-2013年度年度PM2.5主要成分质量百分比主要成分质量百分比资料来源：资料来源：北京环保局，北京环保局，201415一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径051015202530354019601965197019751980198519901995yearSO2 emissions million tPredicted emissions without controlActual emissions16051015202530354019601965197019751980198519901995yearSO2 em
8、issions million tReduction by fuel switch一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径17051015202530354019601965197019751980198519901995年年SO2 emissions million tReduction by energy conservation一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径18051015202530354019601965197019751980198519901995yearSO2 emission
9、s million tReduction by industrial structure change一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径19一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径051015202530354019601965197019751980198519901995yearSO2 emissions million tReduction by flue gas desulfurization 20一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与途径051
10、015202530354019601965197019751980198519901995yearSO2 emissions million tActual emissionsPredicted emissions without controlReduction by fuel switchReduction by industrial structure changeReduction by flue gas desulfurization Reduction by energy conservation21一、一、硫循环及硫排放硫循环及硫排放4. 二氧化硫减排措施与途径二氧化硫减排措施与
11、途径Source: IIASAhttp:/gains.iiasa.ac.at22一一硫循环及硫排放硫循环及硫排放二二燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫三三流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四四高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化五五低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫六六我国二氧化硫排放控制策略我国二氧化硫排放控制策略 本章主要内容本章主要内容231.煤炭的固态加工煤炭的固态加工2.煤炭的转化煤炭的转化3.重油脱硫重油脱硫二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫24国外冶金和动力用煤标准国外冶金和动力用煤标准煤炭洗选：通过物理、化学或微生物分选的方法使煤煤炭洗选：通过物理、化学
12、或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品炭产品 物理洗煤：物理洗煤：根据煤炭和杂质物理性质的差异分选。分根据煤炭和杂质物理性质的差异分选。分选后原煤含硫量降低选后原煤含硫量降低40%-90%。1. 煤炭的固态加工煤炭的固态加工 煤炭洗选煤炭洗选炼焦煤：炼焦煤：S:1%，灰分，灰分6-8%；动力煤：动力煤：S:0.5-1%，灰分，灰分15-20%二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫25国外冶金和动力用煤标准国外冶金和动力用煤标准煤炭洗选：通过物理、化学或微生物分选的方法使煤煤炭洗选：通过物理、化学或微生物分选的方法使
13、煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品炭产品 物理洗煤：根据煤炭和杂质物理性质的差异分选。物理洗煤：根据煤炭和杂质物理性质的差异分选。分选后原煤含硫量降低分选后原煤含硫量降低40%-90%。 化学洗煤：利用氧化、化学浸出、化学破碎、溶化学洗煤：利用氧化、化学浸出、化学破碎、溶剂精炼等化学方法脱硫剂精炼等化学方法脱硫 微生物洗煤：利用微生物对有机硫和无机硫的氧微生物洗煤：利用微生物对有机硫和无机硫的氧化、分解作用脱硫化、分解作用脱硫1. 煤炭的固态加工煤炭的固态加工 煤炭洗选煤炭洗选炼焦煤：炼焦煤：S1%，灰分，灰分6-8%；动力煤：
14、动力煤：S:0.5-1%，灰分，灰分15-20%二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫261. 煤炭的固态加工煤炭的固态加工 型煤固硫型煤固硫二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫以无机粘结剂或沥青等为粘结剂，添加钙系固硫剂，干馏或压以无机粘结剂或沥青等为粘结剂，添加钙系固硫剂，干馏或压制成型制成型民用蜂窝煤加石灰固硫率可达民用蜂窝煤加石灰固硫率可达50%以上，工业锅炉型煤加石灰以上，工业锅炉型煤加石灰固硫可达到固硫可达到80%以上以上型煤燃烧的烟气黑度低于型煤燃烧的烟气黑度低于0.5林格曼级，烟尘量减少林格曼级，烟尘量减少60以上，以上，SO2排放量和苯并排放量和苯并a芘减少芘减少50，NOx排
15、放量下降排放量下降25，节煤，节煤率率15 我国目前工业型煤的生产能力我国目前工业型煤的生产能力550万吨，多用于中小锅炉上。万吨，多用于中小锅炉上。272. 煤炭的转化煤炭的转化 煤炭气化煤炭气化二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫一定温度、压力下，采用空气、氧气、一定温度、压力下，采用空气、氧气、CO2和水蒸气等作和水蒸气等作为为气化剂气化剂，在，在气化炉气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气内反应生成不同组分不同热值的煤气反应方程式反应方程式 H(298K，0.1MPa)/kJ mol-1备注备注CHXOY=(1-y)C+yCO+x/2H2+17.4热解反应热解反应CHXOY=(1-y-
16、x/8)C+yCO+x/4H2+x/8CH4+8.1热解反应热解反应C+O2=CO2-409完全氧化完全氧化(燃烧燃烧)2C+O2=2CO-123部分氧化部分氧化C+CO2=2CO+162Boudouard反应反应C+H2O=CO+H2+119水蒸汽转化水蒸汽转化C+2H2=CH4-87加氢气化加氢气化2H2+O2=2H2O-242气相燃烧气相燃烧2CO+O2=2CO2-283.2气相燃烧气相燃烧CO+H2O=CO2+H2-42水煤气变换水煤气变换CO+3H2=CH4+H2O-206甲烷化甲烷化282. 煤炭的转化煤炭的转化 煤炭气化煤炭气化二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫 工艺：工艺：按
17、气化炉内煤料与气化剂的接触方式按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，有固区分，有固定床、流化床、气流床和熔融床四种，以固定床为主定床、流化床、气流床和熔融床四种，以固定床为主 煤气脱硫煤气脱硫: 硫化氢（硫化氢（H2S，0.71%） 湿法脱硫：物理吸收法、化学吸收法和氧化法湿法脱硫：物理吸收法、化学吸收法和氧化法 干法脱硫：干法脱硫：Fe2O3H2O+3H2SFe2S3H2O Fe2S3H2O+3/2O2Fe2O3H2O+3S 回收硫的回收硫的Claus方法：方法： H2S+0.5O2S+H2O H2S+1.5O2SO2+H2O 292. 煤炭的转化煤炭的转化 煤炭液化煤炭液化二、燃烧前燃料脱
18、硫二、燃烧前燃料脱硫 通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料 直接液化（煤浆在直接液化（煤浆在400、10MPa、铁系或者镍钼钴类、铁系或者镍钼钴类催化剂条件下直接加氢裂解催化剂条件下直接加氢裂解 ）IG法、溶剂精炼煤法、供氢溶剂法（法、溶剂精炼煤法、供氢溶剂法（EDS）、氢煤法、两）、氢煤法、两段催化液化法段催化液化法 间接液化（以煤气化的合成气为原料，在一定温度和压间接液化（以煤气化的合成气为原料，在一定温度和压力下，催化合成液态燃料）力下，催化合成液态燃料）弗弗托合成法、甲醇转化成汽油法托合成法、甲醇转化成汽油法思考题：煤炭气化和液化的优点和缺点？思
19、考题：煤炭气化和液化的优点和缺点？303. 重油脱硫重油脱硫二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫 在钼、钴、镍等金属氧化物在钼、钴、镍等金属氧化物催化剂催化剂作用下，通过作用下，通过高压加氢高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，以反应，切断碳与硫的化学键，以氢置换出碳氢置换出碳，同时氢与硫，同时氢与硫作用作用形成形成H2S，从重油中分离出来，用吸收法除去，从重油中分离出来，用吸收法除去 脱硫方法脱硫方法直接脱硫：直接脱硫：将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫间接脱硫：间接脱硫：先把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油，单独先把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油，单
20、独将馏出油进行加压加氢脱硫，然后与残油相结合；或对残将馏出油进行加压加氢脱硫，然后与残油相结合；或对残油进行处理，分离出沥青后再与馏出油混合进行加氢处理油进行处理，分离出沥青后再与馏出油混合进行加氢处理313. 重油脱硫重油脱硫二、燃烧前燃料脱硫二、燃烧前燃料脱硫加氢脱硫加氢脱硫RSHHSR2reaction catalytic22222222SOOHO23SHSOHO21SH32一一硫循环及硫排放硫循环及硫排放二二燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫三三流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四四高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化五五低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫六六我国
21、二氧化硫排放控制策略我国二氧化硫排放控制策略 本章主要内容本章主要内容331.流化床燃烧技术概述流化床燃烧技术概述2.流化床燃烧脱硫的化学过程流化床燃烧脱硫的化学过程3.流化床脱硫的主要影响因素流化床脱硫的主要影响因素4.脱硫剂的再生脱硫剂的再生三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫34 气流速度介于气流速度介于临界速度临界速度和和输送速度输送速度之间，煤粒保持流化状态之间，煤粒保持流化状态 有利于燃料的充分燃烧有利于燃料的充分燃烧对煤种的适应性强对煤种的适应性强 流化床燃烧器的床层温度一般控制流化床燃烧器的床层温度一般控制在在850-950之间之间 加强气固传质加强气固传质 延长停留时间延长停
22、留时间 预热新煤预热新煤 表面更新表面更新三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫1. 流化床燃烧技流化床燃烧技术概述术概述 流化燃烧过程流化燃烧过程35三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫1. 流化床燃烧技流化床燃烧技术概述术概述 流化床燃烧流化床燃烧器器 鼓泡流化床锅炉鼓泡流化床锅炉流化速度：临界速度流化速度：临界速度的的2-4倍倍循环比：循环比：4：136三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫1. 流化床燃烧技流化床燃烧技术概述术概述 流化床燃烧流化床燃烧器器 循环流化床锅炉循环流化床锅炉流化速度流化速度鼓泡床鼓泡床循环比循环比20：137密相密相床层床层石灰石石灰石煤炭煤炭旋风旋风除尘器除尘
23、器换热器换热器蒸汽蒸汽三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫2. 流化床燃烧脱硫的化学过程流化床燃烧脱硫的化学过程脱硫剂脱硫剂：石灰石：石灰石(CaCO3)、白云石、白云石(CaCO3MgCO3)炉内化学反应炉内化学反应由于孔隙堵塞，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为不可能完全转化为CaSO4383. 流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素钙硫比钙硫比表示脱硫剂用量的指标，是对脱硫影响最大的性能参数表示脱硫剂用量的指标，是对脱硫影响最大的性能参数Ca/S（R）对脱硫率（）对脱硫率（ ）的影响）的影响达到达到90%脱硫效率的钙硫比：脱硫效率的钙硫比：常压鼓泡流化床常压鼓泡流化床3.0-
24、3.5；常压循环流化床；常压循环流化床1.8-2.5；增压流化床；增压流化床1.5-2.01 exp()mR m综合影响参数综合影响参数, ,是床高、流化速度、脱硫剂颗粒是床高、流化速度、脱硫剂颗粒尺寸、脱硫剂种类、床温和运行压力等的函数尺寸、脱硫剂种类、床温和运行压力等的函数三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫393. 流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素钙硫比钙硫比三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫40脱硫率脱硫率/%3. 流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素煅烧温度煅烧温度三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫脱硫效率与床层温度脱硫效率与床层温度的关系：最佳脱硫效
25、的关系：最佳脱硫效率的温度区间为率的温度区间为800850oC温度低时，孔隙量少温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限、孔径小，反应被限制在颗粒外表面制在颗粒外表面温度过高，温度过高，CaCO3的的烧结变得严重烧结变得严重413. 流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，又保证孔道不易堵塞又保证孔道不易堵塞423. 流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素脱硫剂的种类脱硫剂的种类三、流化床燃
26、烧脱硫三、流化床燃烧脱硫 石灰石石灰石(CaCO3)：脱硫剂用量少：脱硫剂用量少 白云石：孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂白云石：孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大扬析，且用量大 常压常压石灰石石灰石 增压鼓泡流化床增压鼓泡流化床白云石白云石 分段流化的增压循环流化床分段流化的增压循环流化床石灰石石灰石43思考题：如何提高流化床的脱硫效率？思考题：如何提高流化床的脱硫效率？脱硫剂的选择脱硫剂的选择4. 脱硫剂的再生脱硫剂的再生不同温度下的再生反应不同温度下的再生反应 一级再生法：一级再生法：1100以上以上 二级再生法二级再生法870930 540700 4224222
27、CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOH OSO CaSO4+4H2=CaS+4H2OCaSO4+4CO=CaS+4CO2CaS+H2O+CO2=CaCO3+H2S三、流化床燃烧脱硫三、流化床燃烧脱硫44一一硫循环及硫排放硫循环及硫排放二二燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫三三流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四四高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化五五低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫六六我国二氧化硫排放控制策略我国二氧化硫排放控制策略 本章主要内容本章主要内容451.二氧化硫催化氧化反应机理二氧化硫催化氧化反应机理2.高浓度二氧化硫尾气制酸工艺高浓度二氧化硫尾气制
28、酸工艺四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化46冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常浓度通常240化学反应式化学反应式反应反应1为放热反应，温度低时转化率高为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层工业上一般采用多层催化床层322SOO21SO钒催化剂4223SOHOHSO四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化1. 二氧化硫催化氧化反应机理二氧化硫催化氧化反应机理472. 高浓度高浓度SO2尾气制酸工艺尾气制酸工艺采用多段催化床流程，段间冷却，逐步提高采用多段催化床流程，段间冷却，逐步
29、提高SO2的转化率的转化率四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化482. 高浓度高浓度SO2尾气制酸工艺尾气制酸工艺四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化四、高浓度二氧化硫尾气的回收与净化49一一硫循环及硫排放硫循环及硫排放二二燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫三三流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫四四高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化五五低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫六六我国二氧化硫排放控制策略我国二氧化硫排放控制策略 本章主要内容本章主要内容501.烟气脱硫方法概述烟气脱硫方法概述2.石灰石石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术石灰法湿法烟气脱
30、硫技术3.氧化镁湿法烟气脱硫技术氧化镁湿法烟气脱硫技术4.海水烟气脱硫技术海水烟气脱硫技术5.湿式氨法烟气脱硫技术湿式氨法烟气脱硫技术6.喷雾干燥法烟气脱硫技术喷雾干燥法烟气脱硫技术7.干法烟气脱硫技术干法烟气脱硫技术8.烟气脱硫技术的综合比较烟气脱硫技术的综合比较五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫511. 烟气脱硫方法烟气脱硫方法分类分类 脱硫剂状态：湿法、半干法和干脱硫剂状态：湿法、半干法和干法法 脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫521. 烟气脱硫方法烟气脱硫方法应用应用五、低浓度二氧化硫
31、烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫到到2010年底，脱硫装机容量占火电装机比例达到年底，脱硫装机容量占火电装机比例达到80%，其中其中90%以上为石灰石湿法脱硫以上为石灰石湿法脱硫532. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术吸收剂吸收剂: 石灰石石灰石/石灰石灰工艺特点工艺特点: 脱硫效率高达脱硫效率高达95%以上以上； 技术成熟，设备运行可靠性高技术成熟，设备运行可靠性高(系统可用率达系统可用率达98%以上以上)； 单塔单塔处理烟气量大处理烟气量大，SO2脱除量大；脱除量大； 适用于任何适用于任何含硫量含硫量的煤炭；的煤炭； 对对锅炉负荷锅炉负荷变化的适应性强；变化的适应
32、性强； 吸收剂吸收剂(石灰石石灰石)资源丰富，资源丰富，价廉易得价廉易得； 脱硫副产物脱硫副产物(石膏石膏)便于综合利用。便于综合利用。五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫542. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术石灰石石灰石/石灰湿法脱硫化学原理石灰湿法脱硫化学原理五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫 石灰石湿法脱硫石灰石湿法脱硫SO2的溶解吸收的溶解吸收石灰石的解离和中和石灰石的解离和中和OH)(SOOH)(SO2222液气3222SOHOH)(SO液23332SOH2HSOHSOH323HCOCaCaCOH323COHHCOHOHCO
33、COH2232慢反应慢反应pH值高时值高时223223COO0.5HCaSOO0.5HSOCaCO关键反应关键反应552. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术石灰石石灰石/石灰湿法脱硫化学原理石灰湿法脱硫化学原理五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫 石灰石湿法脱硫石灰石湿法脱硫吸收反吸收反应应在有氧存在的时候，亚硫酸钙的氧化在有氧存在的时候，亚硫酸钙的氧化223223COOH5 . 0CaSOOH5 . 0SOCaCOOH5 . 0CaSOOH5 . 0SOCa232-232HO2HCaSOO2HHSOCa23232OH2CaSOOH3OOH5 . 0CaS
34、O242223562. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术石灰石石灰石/石灰湿法脱硫化学原理石灰湿法脱硫化学原理五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫 石灰湿法脱硫石灰湿法脱硫SO2的溶解吸收的溶解吸收石石灰的解离和中和灰的解离和中和OH5 . 0CaSOOH5 . 0SOCaO2322OH)(SOOH)(SO2222液气3222SOHOH)(SO液23332SOH2HSOHSOH2OHCaCa(OH)2222Ca(OH)OHCaOOHOHH2572. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术化学反应原理化学反应原理五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、
35、低浓度二氧化硫烟气脱硫582. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术工艺流程及设备工艺流程及设备五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫59石灰石制备系统石灰石制备系统吸收吸收氧化氧化系统系统烟气烟气系统系统石膏脱石膏脱水系统水系统2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术工艺流程及设备工艺流程及设备五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫 吸收塔吸收塔烟气脱硫的核心装置烟气脱硫的核心装置喷淋塔：多采用逆流喷淋塔：多采用逆流方式布置，烟气流方式布置，烟气流速为速为3m/s左右，液左右，液气比气比825 L/m3优点优点：内部部件少，内
36、部部件少，结垢可能性小，压结垢可能性小，压力损失小力损失小60 除雾器除雾器一般设置在吸收塔顶部一般设置在吸收塔顶部,通常为二级；通常为二级；设置冲洗水，间歇冲洗除雾器；设置冲洗水，间歇冲洗除雾器；主要采用折流板除雾器或旋流板除雾主要采用折流板除雾器或旋流板除雾器；器；折流板除雾器中两板之间的距离为折流板除雾器中两板之间的距离为20-30mm，对于垂直安置，气体平均流，对于垂直安置，气体平均流速为速为2-3m/s；对于水平放置，气体流；对于水平放置，气体流速一般为速一般为6-10m/s；烟气除雾后含雾量低于烟气除雾后含雾量低于75mg/m3(标况标况、干态、干态)五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、
37、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术工艺流程及设备工艺流程及设备61 氧化槽氧化槽氧化槽的功能是接收和储存石灰石，溶解石灰石，鼓风氧氧化槽的功能是接收和储存石灰石，溶解石灰石，鼓风氧化化CaSO3，结晶生成石膏，结晶生成石膏一般将氧化系统组合在塔底的浆池内，利用大容积浆池完一般将氧化系统组合在塔底的浆池内，利用大容积浆池完成石膏的结晶过程，就地氧化成石膏的结晶过程，就地氧化氧化空气采用罗茨鼓风机鼓入，压力为氧化空气采用罗茨鼓风机鼓入，压力为5-86 kPa，一般氧化，一般氧化1 mol SO2 需要需要1 mol O2循环的石灰石在氧化槽内设计停留
38、时间一般为循环的石灰石在氧化槽内设计停留时间一般为4-8 min，与，与石灰石的反应性能有关石灰石的反应性能有关五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术工艺流程及设备工艺流程及设备62 雾化喷嘴雾化喷嘴雾化喷嘴的功能是将石灰石浆液转化为能够提供足够接触雾化喷嘴的功能是将石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫吸收塔内设吸收塔内设36个喷淋层个喷淋层，每个喷琳层装多个雾化喷嘴，交，每个喷琳层装多个雾化喷嘴，交叉布置，叉布置，覆盖率达覆盖率达200300湿
39、法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴，喷嘴入口湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴，喷嘴入口压力在压力在50-200kPa之间之间喷嘴出口流速约喷嘴出口流速约10m/s，雾滴直径约雾滴直径约1320-2950m，大水滴，大水滴在塔内的滞留时间在塔内的滞留时间1-10s，小水滴在一定条件下呈悬浮状态，小水滴在一定条件下呈悬浮状态喷嘴用喷嘴用碳化硅碳化硅制造，耐磨性好，使用寿命十年以上制造，耐磨性好，使用寿命十年以上五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术工艺流程及设备工艺流程及设备63五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓
40、度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题石灰石灰石灰石石灰石烟气中烟气中SO2浓度，浓度，ppm40004000浆液固体含量，浆液固体含量，%10151015浆液浆液pH值值7.55.6钙钙/硫比硫比1.051.11.11.3液液/气比，气比，L/Nm34.78.8气体速度，气体速度，m/s3.03.064典型操作条件典型操作条件五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 浆液浆液pH值值随着浆液随着浆液pH
41、 值的升高值的升高, 因为浆液中有较多的因为浆液中有较多的CaO或者或者CaCO3 存在，有利于脱硫；存在，有利于脱硫；对于石灰石法，对于石灰石法，pH6 后脱硫效率不会继续升高，反而降低，后脱硫效率不会继续升高，反而降低，原因是随着原因是随着H+浓度的降低，浓度的降低，Ca 2+ 的析出越来越困难；的析出越来越困难；浆液浆液pH值对值对CaSO3 和和CaSO4溶解度的影响；溶解度的影响；浆液浆液pH值对亚硫酸盐存在形态的影响。值对亚硫酸盐存在形态的影响。石灰石系统的最佳石灰石系统的最佳 pH 值范围在值范围在 5-6石灰法的最佳石灰法的最佳 pH 值范围在值范围在 8-965五、低浓度二氧
42、化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 浆液浆液pH值值66五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 浆液浆液pH值值 为碳酸根提供为碳酸根提供H+，促进水解，促进水解浆液浆液pH值对亚硫酸盐存在形态的影响值对亚硫酸盐存在形态的影响67五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题
43、 石灰石石灰石品质：成分、粒径、活性品质：成分、粒径、活性 石灰石成分石灰石成分 碳酸钙：碳酸钙：石灰石中碳酸钙的重量百分含量应高于石灰石中碳酸钙的重量百分含量应高于85%，含量，含量太低造成吸收剂耗量和运输费用增加太低造成吸收剂耗量和运输费用增加 杂质的影响：杂质的影响：亚硫酸盐、可溶性铝、亚硫酸盐、可溶性铝、Cl-等，降低石灰石的等，降低石灰石的反应活性，形成石灰石浆液的盲区反应活性，形成石灰石浆液的盲区 石灰石粉的粒径分布石灰石粉的粒径分布 筛下质量百分数：筛下质量百分数：90%通过通过325目筛（目筛（44m）反应活反应活性：烟气湿法脱硫石灰石粉反应速率的测性：烟气湿法脱硫石灰石粉反应
44、速率的测定定(DT/T943-2005)参数参数CaOMgO酸不溶物酸不溶物铁铝氧化物铁铝氧化物指标指标52%2%1%2%68五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 烟气流烟气流速速 烟气流速烟气流速提高提高，增强气液传质，提高脱硫效率，增强气液传质，提高脱硫效率 烟气流速提高烟气流速提高，缩短接触时间，吸收不完全，烟气携带液滴增多，缩短接触时间，吸收不完全，烟气携带液滴增多 喷淋塔的空塔设计流速通常在喷淋塔的空塔设计流速通常在3-5m/s范围内，其上限由除雾器性范围内，其上限由除
45、雾器性能决定能决定 逆流筛板塔的最佳烟气流速由筛板的水力特性决定：如果烟气流逆流筛板塔的最佳烟气流速由筛板的水力特性决定：如果烟气流速太低，筛板不能持液；烟气流速太高，产生液泛，并引起压力速太低，筛板不能持液；烟气流速太高，产生液泛，并引起压力损失急剧上升损失急剧上升 顺流填料塔的顺流填料塔的空塔设计流速空塔设计流速为为5-7m/s69五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 液气比（液气比（L/G） L /G增大，增大，SO2吸收面积增吸收面积增大，中和大，中和SO2的碱量增多，的
46、碱量增多，传质系数增大，效率提高传质系数增大，效率提高 吸收塔氧化槽中吸收塔氧化槽中SO32- 氧化率氧化率与浆液对与浆液对O2的吸收率有关。的吸收率有关。L增大，增大， O2增加，对防止吸增加，对防止吸收塔内表面结垢和塔内生成收塔内表面结垢和塔内生成的副产物石膏的物理性质产的副产物石膏的物理性质产生影响生影响70五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题 控制水分蒸发速度和蒸发量控制水分蒸发速度和蒸发量 高液气比高液气比(降低过饱和度降低过饱和度,冲刷冲刷) 控制亚硫酸盐的氧化率控制
47、亚硫酸盐的氧化率20% 循环池中鼓氧强制氧化循环池中鼓氧强制氧化存在的问题存在的问题问题关键问题关键解决方法解决方法设备腐蚀设备腐蚀酸性环境酸性环境防腐材料；降低防腐材料；降低Cl-浓度浓度结垢和堵塞结垢和堵塞 蒸发结垢蒸发结垢: 蒸发时固体沉积蒸发时固体沉积 Ca(OH)2或或CaCO3沉积或结晶沉积或结晶 CaSO3或或CaSO4结晶析出结晶析出71五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术影响因素与存在的问题影响因素与存在的问题存在的问题存在的问题问题关键问题关键解决方法解决方法设备腐蚀设备腐蚀酸性环境酸性环境防腐材料
48、；降低防腐材料；降低Cl-浓度浓度结垢和堵塞结垢和堵塞除雾器阻塞除雾器阻塞 雾滴被气流裹挟雾滴被气流裹挟改善结构、冲洗改善结构、冲洗脱硫剂的利用率脱硫剂的利用率脱硫剂表面被阻塞脱硫剂表面被阻塞脱硫液在循环池脱硫液在循环池中停留中停留510min液固分离液固分离半水亚硫酸钙难以分离半水亚硫酸钙难以分离亚硫酸钙氧化亚硫酸钙氧化固体废物的处理处置固体废物的处理处置含水率含水率60%脱水、综合利用脱水、综合利用二次污染二次污染汞汞副产物的合理处置副产物的合理处置72五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术石灰石石灰石/石灰法烟气脱
49、硫石灰法烟气脱硫工艺工艺的改进的改进73 加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法 需解决的问题需解决的问题：石灰石法石灰石法 SO2吸收吸收慢、去除率低慢、去除率低 添加剂：添加剂：己二酸，己二酸，pH值：亚硫酸值：亚硫酸己二酸己二酸10mmol/l时，吸收速率不受石灰石溶解速率时，吸收速率不受石灰石溶解速率控制控制 主要作用：主要作用： 抑制气液界面上抑制气液界面上SO2溶解造成的溶解造成的pH下降，提高脱硫率下降，提高脱硫率 己二酸钙可溶，减少结垢己二酸钙可溶，减少结垢五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术石灰石石
50、灰石/石灰法烟气脱硫石灰法烟气脱硫工艺工艺的改进的改进74 加入己二酸的石灰石法加入己二酸的石灰石法 优点：优点： 无需修改工艺流程，已二酸可在任意位置加入无需修改工艺流程，已二酸可在任意位置加入 通常已二酸消耗量小于通常已二酸消耗量小于5kg/t石灰石石灰石 对于对于500MW电站的烟气脱硫系统，每天仅消耗已二酸电站的烟气脱硫系统，每天仅消耗已二酸0.6-3.0t 已二酸的加入，大大提高了石灰石利用率，从已二酸的加入，大大提高了石灰石利用率，从54-70%提高到提高到80%以上以上五、低浓度二氧化硫烟气脱硫五、低浓度二氧化硫烟气脱硫2. 石灰石石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术石灰湿法烟气脱硫技术
