1、v按存在状态：有机硫（按存在状态：有机硫（CxHyS）和无机硫（硫铁）和无机硫（硫铁矿（矿（FeS2）、硫酸盐（）、硫酸盐（MSO4），单质硫磺），单质硫磺） v按硫的可燃性：不可燃硫（硫酸盐）和可燃硫按硫的可燃性：不可燃硫（硫酸盐）和可燃硫 （硫铁矿硫、部分有机硫及单质硫硫铁矿硫、部分有机硫及单质硫 ）v中国煤中硫的含量变化：中国煤中硫的含量变化：0.2%8%。v分布特点：南方比北方高。东三省煤含硫量最低，分布特点：南方比北方高。东三省煤含硫量最低，我国高硫煤主要集中在四川、贵州、湖北、广西、我国高硫煤主要集中在四川、贵州、湖北、广西、山东和陕西等省的部分地区。山东和陕西等省的部分地区。 1
2、.1 煤中硫的存在形式煤中硫的存在形式v1.煤的分类煤的分类q褐煤褐煤v最低品味的煤，形成年代最短，热值较低q烟煤烟煤v形成年代较褐煤长，碳含量75%90。成焦性较强，适宜工业一般应用q无烟煤无烟煤v煤化时间最长，含碳量最高（高于93），成焦性差,发热量大 2.煤的成分煤的成分v碳：可燃元素碳：可燃元素v1 kg纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，放出32860 kJ的热量。当不完全燃烧生成的热量。当不完全燃烧生成CO时时，放出，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合
3、物。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约。例如，无烟煤含碳量约90%98%，一般煤的含碳量约，一般煤的含碳量约50%95%。v氢：氢：可燃元素可燃元素.燃料中发热量最高的元素燃料中发热量最高的元素v固体燃料中氢的含量为固体燃料中氢的含量为2%10%，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢氢完全燃烧时能放出完全燃烧时能放出120500 kJ的热量。的热量。 v氧：不氧：不可燃元素可燃元素.降低了燃料的发热量降低
4、了燃料的发热量v氧在燃料中与碳和氢生成化合物氧在燃料中与碳和氢生成化合物v氮：有害元素。基本不氮：有害元素。基本不可燃。燃可燃。燃燃烧时大部分以燃烧时大部分以N2形式排放，少形式排放，少量生成量生成NOXv燃料中含氮量很少，一般为燃料中含氮量很少，一般为0.5%1.5%2.煤的成分煤的成分v硫：可燃元素。有害元素。燃烧时大部分以硫：可燃元素。有害元素。燃烧时大部分以SO2形式排放形式排放v以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和和SO3，其中，
5、其中SO2占占95%以上。以上。v水分：不可燃。外部水分、内部水分水分：不可燃。外部水分、内部水分v水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到加热到102105 C，保持，保持2h后才能除掉。后才能除掉。v灰分：不可燃。有害成分灰分：不可燃。有害成分v是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。3、
6、煤的成分分析、煤的成分分析工业分析（工业分析（ proximate analysis proximate analysis ） 测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。标。元素分析（元素分析（ ultimate analysis ultimate analysis ） 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。小资料：分析方法小资料：分析方法v煤的工业分析煤的工业分析水分：水分：
7、一定重量一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥以下粒度的煤样，在干燥箱内箱内318323K温度下干燥温度下干燥8h，取出冷却，取出冷却，称重称重 外部水分外部水分将失去外部水分的煤样保持在将失去外部水分的煤样保持在375380K下，约下，约2h后，称重后，称重 内部水分内部水分挥发分：挥发分：失去水分的试样密封在坩埚内，放在失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热的马弗炉中加热7min，放入干燥，放入干燥箱中冷却至常温再称重箱中冷却至常温再称重 小资料：分析方法小资料：分析方法v煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）固定碳：固定碳：失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）失去水分和挥
8、发分后的剩余部分（焦炭）放在放在800 20 C的环境中灼烧到重量不再的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳固定碳灰分：灰分：从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳的部分为固定碳小资料：分析方法小资料：分析方法v煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：v我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为2525v灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量小资料：分析方法小资料：分析方法v煤的元素分析煤的元素分析碳和氢：碳和氢：通过燃烧后分
9、析尾气中通过燃烧后分析尾气中COCO2 2和和H H2 2O O的生成量测定的生成量测定氮：氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氨，碱液吸收，滴定硫：硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SOS SO4 42-2-，滴定，滴定4.4.煤中硫的形态煤中硫的形态5 5、煤的成分的表示方法、煤的成分的表示方法 要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基（收到基（ar)ar)：锅炉炉前使用的燃料，包：锅炉炉前使用的燃料，包括全
10、部灰分和水分括全部灰分和水分 空气干燥基空气干燥基(ad)(ad)：以去掉外部水分的燃料：以去掉外部水分的燃料作为作为100%100%的成分，即在实验室内进行燃料的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分分析时的试样成分干燥基干燥基(d)(d)：以去掉全部水分的燃料作为：以去掉全部水分的燃料作为1 100%00%的成分，干燥基更能反映出灰分的多的成分，干燥基更能反映出灰分的多少少干燥无灰基干燥无灰基(daf)(daf)：以去掉水分和灰分的：以去掉水分和灰分的燃料作为燃料作为100%100%的成分的成分ararararararar100%CHONSAWadadadadadadad100%CHO
11、NSAW煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果( (续）续） 6、煤碳分类v（1）煤炭硫分分级序号 级别名称 代号 灰分（Ad）范围，%v1 特低硫煤 SLS 0.50v2 低硫分煤 LS 0.511.00v3 低中硫煤 LMS 1.011.50v4 中硫分煤 MS 1.512.00v5 中高硫煤 MHS 2.013.00v6 高硫分煤 HS 3.006、煤碳分类v（2）煤炭灰分分级序号 级别名称 代号 灰分（Ad）范围，%v1 特低灰煤 SLA 5.00v2 低灰分煤
12、 LA 5.0110.00v3 低中灰煤 LMA 10.0120.00v4 中灰分煤 MA 20.0130.00v5 中高灰煤 MHA 30.0140.00v6 高灰分煤 HA 40.0150.00v（3）煤的固定碳按下表进行分级v序号 级别名称 代号 分级范围(FCd),% 试验方法v1 特低固定碳煤 SLFC 45.00 GB212v2 低固定碳煤 LFC 45.0055.00 v3 中等固定碳煤 MFC 55.0065.00 v4 中高固定碳煤 MHFC 65.0075.00 v5 高固定碳煤 HFC 75.0085.00 v6 特高固定碳煤 SHFC 85.00 6、煤碳分类v（4）煤
13、炭发热量分级v序号 级别名称 代号 发热量（Qnet,ar）范围，MJ/kgv1 低热值煤 LQ 8.5012.50v2 中低热值煤 MLQ 12.5117.00v3 中热值煤 MQ 17.0121.00v4 中高热值煤 MHQ 21.0124.00v5 高热值煤 HQ 24.0127.00v6 特高热值煤 SHQ 27.00v注：煤田地质勘探系统在按发热量分级时，可采用全水分（Mt）进行计算。6、煤碳分类v5.发热量（Qnet,ar）等级划分v编 号 发热量（Qnet,ar），MJ/kg 编 号 发热量（Qnet,ar），MJ/kgv295 29.00 200 19.5120.00v290
14、28.5129.00 195 19.0119.50v285 28.0128.50 190 18.5119.00v280 27.5128.00 185 18.0118.50v275 27.0127.50 180 17.5118.00v270 26.5127.00 175 17.0117.50v265 26.0126.50 170 16.5117.00v260 25.5126.00 165 16.0116.50v255 25.0125.50 160 15.5116.00v250 24.5125.00 155 15.0115.50v245 24.0124.50 150 14.5115.001)v24
15、0 23.1524.00 145 14.0114.50v235 23.0123.50 140 13.5114.00v230 22.5123.00 135 13.0113.50v225 22.0122.50 130 12.0113.00v220 21.5122.00 125 12.0112.50v215 21.0121.50 120 11.5112.00v210 20.5121.00 115 11.0111.50v205 20.0120.50 6、煤碳分类1.2 燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧过程中硫氧化物的形成 1.硫的氧化机理硫的氧化机理 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低无机硫的分解速
16、度较慢无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体2OSOSOhv（1）黄铁矿硫的氧化v氧化性气氛（含有空气或过剩氧的气体(烟气)氛围）v4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2v还原性气氛（含有还原性气体(CH4、CO、H2等)而含氧量很低的气体(烟气)氛围 ）vFeS2 = FeS+ 1/2S2(气体）vFeS2 + H2 = FeS+ H2SvFeS2 + CO= FeS+ COSv FeS的再分解则需要更高的温度：vFeS
17、= Fe+ 1/2S2(气体）vFeS + H2 = Fe+ H2SvFeS + CO= Fe+ COS（2）有机硫的氧化vRSH + O2 = RS + HO2vRS + O2 = R + SO2 （3）元素硫的氧化S8 = S7 + S S + O2 =SO + OS8 + O = SO + S + S6 H2S的氧化的氧化222222222OH SSOHSOOSOOOH SOHSHHOOHHHOOHOOHHH OHCS2和和COS的氧化的氧化22222222CSOCSSOOCSOCOSOSOOSOOOCSCSSOCSOCOSOCSCOSSSOSOO222COSCO SS OSO OO C
18、OSCO SOSO OSOOhv2. SO2和和SO3之间的转化之间的转化 v反应方程式反应方程式SO2 + O + M SO3 + M （1）SO3 + O SO2 + O2 （2）SO3 + H SO2 + OH （3）SO3 + M SO2 + O + M （4） v在炽热反应区在炽热反应区 ，O 浓度很高，反应浓度很高，反应（1）和和（2）起支起支配作用配作用 2. SO2和和SO3之间的转化之间的转化vSO3生成速率生成速率 v当当dSOdSO3 3 /d /dt t = 0 = 0 时，时，SOSO3 3浓度达到最大浓度达到最大 v在富燃料条件下，在富燃料条件下，OO浓度低得多，浓
19、度低得多，SOSO3 3的去除反应的去除反应主要为反应（主要为反应（3 3），）， SOSO3 3的最大浓度：的最大浓度： 31223d SOSOOMSOOdkkt123max2SOMSOkk123max3SOMOSOHkk2. SO2和和SO3之间的转化之间的转化v燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成结合生成H2SO4，转化率，转化率: :v转化转化率与温度密切相关率与温度密切相关vH2SO4浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高v烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀24324H SOSOH SO100/()
20、 %xPPP3.酸雾和酸尘v空气（干空气+水蒸气）v空气的露点：空气与一冷面接触时，如果冷面温度与空气中水蒸气分压相对应的饱和温度相等或更低时，水蒸气就会部分地凝结在冷面上该温度称为该空气的露点。v烟气的水蒸气露点：煤燃烧生成的烟气中，由燃料带入和燃烧生成的水分一般比空气中的水蒸气含量高，因此烟气的水蒸气露点比空气高，即烟气中的水蒸气在较高的温度下就开始凝结。3.酸雾和酸尘煤种水蒸气分压PH2O（Pa)露点tdp()褐煤1235650烟煤902243无烟煤323625烟气的水蒸气露点SO3存在对烟气露点的影响存在对烟气露点的影响v烟气中的SO3和烟气中水蒸气化合生成硫酸蒸气vSO2+H2O=H
21、2SO4vSO3转化为H2SO4的转化率vx=%10042342PpSHSOsPOOHSO3存在对烟气露点的影响存在对烟气露点的影响SO3的转化率的转化率/%不同硫酸蒸气分压下烟气的露点tdp()硫酸蒸气分压（Pa)水蒸气分压（Pa)5000830024500033436410444870506366871008691105200116121130估算烟气酸露点经验公式v式中 tAastdpzsarfazsardps396. 43 )/(1000),/MJ(%),100()._,SMJgKgMJgQSQsspnetararzsarpnetararzsar则收到基折算含硫量按收到基低位发热量为如
22、煤的收到基含硫量为收到基折算含硫量（烟气的酸露点_tdsp烟气的水蒸气露点tdp1952 . 12085 . 14 . 111时，当时，常数。当与过量空气系数有关的aann)/(1000,MJgQAAApnetararzsarzsar收到基的折算灰分飞灰占总灰分的份额afa1.3 二氧化硫的排放浓度与限制标准v1.SO2浓度的计算方法)/(1000%O,85. 0)O5 . 37(1 . 099. 05 .3463KSOK %)/(100054383678. 02,3232,3AS10jA2MJgQAFeOMCOafhFeOMOCafhMJgKSKSOpnetararzsggazsjjarpn
23、etararzszszsAAAQSSSC煤的折算含灰量（）氧化铁的百分比（灰中氧化钙、氧化镁和额，一般取煤灰分中飞灰所占的份煤灰的碱度，）（排放系数，烟气中）煤的收到基含硫量（式中2、二氧化硫的排放标准、二氧化硫的排放标准（mg/m3）国家新建电厂现有电厂适用机组容量美国740-14801480新机组热功率29MW以上为400mg/m3且脱硫率70%以上日本按国家规定的公式计算，在170-860 mg/m3范围内德国400-2000400-2500新机组热功率300MW以上为400mg/m3英国400-30002000-3000新机组热功率500MW以上为400mg/m3且脱硫率90%以上意大
24、利400-2000400-2000新机组热功率300MW以上为400mg/m3新西兰350350且要求大型FGD脱硫率85%俄罗斯 2000-30002001年之前建设的电厂7002000 年之后建设的电厂中国400第时段2、二氧化硫的排放标准、二氧化硫的排放标准（mg/m3）火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003 火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011 第第3时段新建锅炉：烟尘时段新建锅炉：烟尘50mg/m330mg/m3 二氧化硫由二氧化硫由400mg/m3100mg/m3（现有（现有200）环境空气质量标准环境空气质量标
25、准GB 30951996 环境空气质量标准环境空气质量标准GB 30952012一、一、 二氧化硫减排技术二氧化硫减排技术v二氧化硫减排技术二氧化硫减排技术:凡可以达到削减凡可以达到削减SO2排放量的工艺和方排放量的工艺和方法都是减排技术。法都是减排技术。v从生产全过程和燃烧全过程的控制从生产全过程和燃烧全过程的控制来讲，它可以分为三段：来讲，它可以分为三段：v首端控制首端控制原燃料洁净加工原燃料洁净加工燃烧前脱硫，包括洗煤、燃烧前脱硫，包括洗煤、煤气化、液化及利用机械、电磁等物理技术对煤进行脱硫。煤气化、液化及利用机械、电磁等物理技术对煤进行脱硫。v中端控制中端控制节能降耗，清洁生产工艺节能
26、降耗，清洁生产工艺炉内固硫炉内固硫,包括包括炉内喷钙、循环流化床锅炉添加石灰石燃烧等。如美国的炉内喷钙、循环流化床锅炉添加石灰石燃烧等。如美国的LIMB工艺，芬兰工艺，芬兰Tampella公司开发的公司开发的LIFAC工艺。工艺。v末端控制末端控制烟、尾气净化处理烟、尾气净化处理烟气脱硫（烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称，简称FGD）是目前控制燃煤电厂）是目前控制燃煤电厂SO2气体气体排放最有效和应用最广的技术。排放最有效和应用最广的技术。第2章 二氧化硫减排技术二氧化硫减排技术一、一、 二氧化硫减排技术二氧化硫减排技术v1、首端控制、首端控制燃烧前脱硫燃烧前脱
27、硫v煤的物理脱硫煤的物理脱硫v原理：利用煤中的硫约有原理：利用煤中的硫约有2/3以硫铁矿（黄铁矿）的形式存在，以硫铁矿（黄铁矿）的形式存在，黄铁矿的密黄铁矿的密度大于煤，黄铁矿是磁性物质，而煤是反磁性物质度大于煤，黄铁矿是磁性物质，而煤是反磁性物质，将煤破碎后，用高梯，将煤破碎后，用高梯度磁分离法或重力分离法将黄铁矿除去，脱硫率可达度磁分离法或重力分离法将黄铁矿除去，脱硫率可达60%左右。左右。v跳汰选煤：跳汰选煤： v重介质选煤：重介质选煤： v浮选选煤：浮选选煤： v高梯度强磁分离煤脱硫：高梯度强磁分离煤脱硫： v微波辐射法：微波辐射法： v煤炭化学脱硫技术煤炭化学脱硫技术v物理化学脱硫：
28、物理化学脱硫：v纯化学脱硫：纯化学脱硫：一、二氧化硫减排技术一、二氧化硫减排技术v煤炭生物脱硫技术：煤炭生物脱硫技术：v原理；首先是微生物附着在黄铁矿表面发生氧化溶解作原理；首先是微生物附着在黄铁矿表面发生氧化溶解作用，生成硫酸和用，生成硫酸和Fe2+，进而，进而Fe2+被氧化为被氧化为Fe3+，由于，由于Fe3+具有氧化性，又与其它的黄铁矿发生化学氧化作具有氧化性，又与其它的黄铁矿发生化学氧化作用。自身被还原成用。自身被还原成Fe2+，同时生成单质硫，单质硫在，同时生成单质硫，单质硫在微生物作用下被氧化成硫酸而除去。微生物作用下被氧化成硫酸而除去。v煤的转化去硫煤的转化去硫v煤的液化：煤的液
29、化：v煤的气化：煤的气化：v煤的地下气化工艺：煤的地下气化工艺：一、二氧化硫减排技术一、二氧化硫减排技术v2、中端控制、中端控制清洁燃烧清洁燃烧造渣固硫造渣固硫v型煤技术型煤技术v水煤浆技术水煤浆技术v循环流化床燃烧脱硫技术循环流化床燃烧脱硫技术v3、末端控制、末端控制烟气脱硫（烟气脱硫（ Flue Gas Desulfurization，FGD） 二、烟气脱硫技术的发展历史及现状二、烟气脱硫技术的发展历史及现状v1、烟气脱硫技术的发展历史、烟气脱硫技术的发展历史v30年代，英国伦敦市内的Bttersea电厂进行了在炉膛中喷入石灰石粉进行脱硫的实验，后来因为第二次世界大战的爆发，实验未能完成。
30、烟气脱硫技术的真正发展始于1970年前后。首批安装烟气脱硫装置的国家是美国和日本。当时由于开始实施对二氧化硫控制标准，促使烟气脱硫技术的发展出现一个高峰。这时采用的FGD装置主要以湿式洗涤法为主。v第一代烟气脱硫技术v主要特点是：v吸收剂和吸收装置形式种类众多。在吸收塔内通常加入填料以提高传质效果；vFGD装置基建投资和运行成本很高；v设备可靠性和系统可用率较低，结垢和结构材料的腐蚀是最主要的问题；脱硫效率不高，通常在70%80%；v大多数FGD工艺的脱硫副产物均被抛弃，但也有少数FGD工艺，如双碱法和Wellman-Lord工艺的副产品有商业用途，可产生硫酸或硫磺，但为了达到商业用途还必须投
31、入较大的资金。v第一代第一代FGD技术的典型工艺有：石灰浆液洗涤、石灰石浆液洗涤技术的典型工艺有：石灰浆液洗涤、石灰石浆液洗涤、碱液飞灰浆液洗涤、氧化镁浆液洗涤、钠基清夜洗涤、柠檬、碱液飞灰浆液洗涤、氧化镁浆液洗涤、钠基清夜洗涤、柠檬酸盐清夜洗涤酸盐清夜洗涤、双碱法、双碱法、Wellman-Lord工艺。工艺。二、烟气脱硫技术的发展历史及现状二、烟气脱硫技术的发展历史及现状v第二代烟气脱硫技术v主要特点是：v湿式石灰石洗涤法得到了进一步发展，在第一代FGD的基础上，不断积累经验，改善设计和运行。特别在使用空塔，塔型设计和总体布置上有较大进步。脱硫副产品根据国情不同可生产石膏作为商业应用，而美国
32、的FGD副产品大多作堆放处理；v在发展湿式石灰石工艺的同时，为了降低投资，减少占地，开发了喷雾干燥法和烟道或炉内喷射法；v基本上都采用钙基吸收剂，如石灰石、石灰和消石灰等；v湿式石灰石洗涤法脱硫率提高到90%以上；v随着的工艺理解的深入，设备可靠性提高，系统可用率达97%；v脱硫副产物根据需要可开发利用，而且投入的开发费不高；v喷雾干燥法在发展初期，脱硫率约7080%，经过不断完善，到后期通常能达到90%，系统可用率较好，副产物无商业用途；v烟道或炉内喷射法的脱硫率只有3050%，系统简单，负荷跟踪能力强，但脱硫吸收剂消耗量较高。二、烟气脱硫技术的发展历史及现状二、烟气脱硫技术的发展历史及现状
33、v第三代烟气脱硫技术v主要特点是：v具有高的性能价格比，FGD装置的投资和运行费用都有较大幅度的降低；v经过两代的发展，湿式工艺更趋完善。大容量机组的大量投运，使湿式工艺经济性更具优势；v喷物干燥的需求大幅减少。同时，各种有前途的新工艺不断出现。如1990年前后在烟道/炉内喷射基础上发展起来的炉内喷射/增湿活化（LIFAC）工艺，和烟气循环流化床（CFB）工艺，以及一些结构简化、性能较好的FGD工艺等。这些系统的共同特点是各种性能均比第二代系统有较大的进步。2、烟气脱硫技术的发展趋势、烟气脱硫技术的发展趋势v石灰石石灰石-石膏法、喷物干燥法、炉内喷钙加炉后增湿活石膏法、喷物干燥法、炉内喷钙加炉
34、后增湿活化工艺（化工艺（LIFAC）和烟气循环流化床（）和烟气循环流化床（CFB）得到了发）得到了发展，逐步趋于成熟，成为了主流工艺。这些工艺具有以展，逐步趋于成熟，成为了主流工艺。这些工艺具有以下特点：下特点：v高脱硫率高脱硫率 :湿法95%以上，喷雾干燥85%-90%，LIFAC80%，CFB90%-95%的脱硫率。v高可利用率高可利用率 :保证与锅炉同步运行 v工艺流程简化工艺流程简化 :从原来的三个塔体减少到单塔，取消了备用塔 v系统电耗降低系统电耗降低 :70-80年代，湿法电耗3%-4%。目前大约在1.5%，v降低投资和运行费用降低投资和运行费用 :90年代初湿法脱硫投资约占电厂总
35、投资的15%以上，目前10%左右。v各种各种SO2/NOX复合工艺的出现和使用复合工艺的出现和使用 : 三、烟气脱硫工艺的主要技术指标三、烟气脱硫工艺的主要技术指标v1、脱硫率、脱硫率v脱硫率= v在进行脱硫工艺选择时应对脱硫率作以下考虑：v该脱硫工艺在锅炉正常运行（包括各种负荷条件下）所能保该脱硫工艺在锅炉正常运行（包括各种负荷条件下）所能保证的最低脱硫效率。证的最低脱硫效率。v在选择脱硫工艺，以及在此后工程的合同中均应保证：在锅炉的最差工况下，脱在选择脱硫工艺，以及在此后工程的合同中均应保证：在锅炉的最差工况下，脱硫系统保证的最低脱硫率仍能满足排放标准的要求。硫系统保证的最低脱硫率仍能满足
36、排放标准的要求。 v系统脱硫率的确定应在各种工况下均能满足当前国家和地方系统脱硫率的确定应在各种工况下均能满足当前国家和地方所规定的允许排放浓度和排放量；并优先考虑选用那些有可能所规定的允许排放浓度和排放量；并优先考虑选用那些有可能通过简单改造来进一步提高脱硫率的工艺，以满足未来可能的通过简单改造来进一步提高脱硫率的工艺，以满足未来可能的更严格的排放标准的要求。更严格的排放标准的要求。v实际上，在考虑如何满足未来排放标准的要求时，可以有做法：在设计脱硫系统时留有充分的脱硫能力的裕量；（如湿法脱硫设计时塔高按四层设计，喷淋层安装三层，留出一层，几年以后需要在加一层）选择那些经过简单的改造即可提高
37、系统脱硫率的工艺。优先选用脱硫效率可“升级”的工艺。浓度脱硫前烟气中的浓度脱硫后烟气中的浓度脱硫前烟气中的222SOSOSOv符合第三种方法要求的工艺是存在的。如符合第三种方法要求的工艺是存在的。如炉内喷钙加炉炉内喷钙加炉后增湿活化工艺后增湿活化工艺可分三部实施：可分三部实施：1）如果只用炉内喷钙可）如果只用炉内喷钙可以满足排放标准，可以先只安装炉内喷钙部分，这时的以满足排放标准，可以先只安装炉内喷钙部分，这时的脱硫率约为脱硫率约为30%，这部分的投资仅占完整系统投资的，这部分的投资仅占完整系统投资的20%左右；左右；2）排放标准趋严后可增加一个炉后烟气活化塔）排放标准趋严后可增加一个炉后烟气
38、活化塔，将脱硫效率提高到，将脱硫效率提高到75%。这部分的仅占完整系统投资。这部分的仅占完整系统投资的的60%左右；左右；3）如需要进一步提高脱硫效率可增加一套）如需要进一步提高脱硫效率可增加一套再循环灰的湿化处理系统，将脱硫效率提高到再循环灰的湿化处理系统，将脱硫效率提高到85%。这。这部分的仅占完整系统投资的部分的仅占完整系统投资的20%左右。左右。v考察一种脱硫工艺的脱硫率时，必须了解此脱考察一种脱硫工艺的脱硫率时，必须了解此脱硫率是在什么条件下，例如在多少钙硫比（或钙硫率是在什么条件下，例如在多少钙硫比（或钙的过剩率）的条件下达到的的过剩率）的条件下达到的2、钙硫比、钙硫比vCa/S=
39、v有些国外供应商对钙硫比的定义为参加脱硫反应的钙吸收剂的摩尔数与已有些国外供应商对钙硫比的定义为参加脱硫反应的钙吸收剂的摩尔数与已脱除的烟气中脱除的烟气中SO2摩尔数之比。摩尔数之比。 v分析：分析：钙基吸收剂的烟气脱硫工艺钙基吸收剂的烟气脱硫工艺v干法干法 CaO + SO2 + 1/2O2 CaSO4v半干法半干法 Ca（OH）2 + SO2 CaSO31/2 H2 O + 1/2 H2 Ov湿法湿法 CaCO3 + SO2 + 1/2O2 CaSO31/2 H2 O + CO2v从上式可以看出：无论是干法、半干法还是湿法工艺只要有一个钙基吸收剂分子理论上就可以吸收一个SO2分子，但实际上
40、由于反应时的传热传质的条件并不是处于理想状态，因此往往需要增加吸收剂的量来保证吸收过程的顺利进行，即在实际的吸收过程中，钙基吸收剂的分子数要大于SO2分子数。钙硫比就是用来表示在达到一定脱硫率时所需要的钙基吸收剂的钙硫比就是用来表示在达到一定脱硫率时所需要的钙基吸收剂的过量程度。过量程度。v湿法工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件十分理想，因此湿法工艺的钙硫比非常接近于湿法工艺的钙硫比非常接近于1，一般为，一般为1.05左右，对于半干法、干左右，对于半干法、干法的钙硫比要高得多。法的钙硫比要高得多。摩尔数原烟气中的剂的摩尔数参加脱硫反应的钙吸收2SO数的摩尔吸收塔进口烟气中的摩尔
41、数加入23SOCaCOSCav钙硫比与脱硫率关系：钙硫比与脱硫率关系：v适当提高钙硫比可以一定程度地增加脱硫率。适当提高钙硫比可以一定程度地增加脱硫率。v例如炉内喷钙工艺在钙硫比为例如炉内喷钙工艺在钙硫比为3.0时可以达到时可以达到30%的脱硫的脱硫率，如果提高钙硫比到率，如果提高钙硫比到5.0，则脱硫效率可以达到，则脱硫效率可以达到40%50%。同样，对于半干法和其它一些工艺都有相同的结。同样，对于半干法和其它一些工艺都有相同的结果。果。v因此在考察一个脱硫工艺，或是进行不同脱硫工因此在考察一个脱硫工艺，或是进行不同脱硫工艺的脱硫性能比较时，必须注意达到该脱硫率所艺的脱硫性能比较时，必须注意
42、达到该脱硫率所需的钙硫比的数值。在相同的脱硫率下，钙硫比需的钙硫比的数值。在相同的脱硫率下，钙硫比高的脱硫工艺的运行费用高，因为需要消耗更多高的脱硫工艺的运行费用高，因为需要消耗更多的吸收剂，和处理更多量的脱硫副产物。的吸收剂，和处理更多量的脱硫副产物。3、吸收剂的利用率、吸收剂的利用率v吸收剂的利用率是用来表示在脱硫系统中被用来脱除吸收剂的利用率是用来表示在脱硫系统中被用来脱除SO2的吸的吸收剂重量占加入脱硫系统的吸收剂的总量的百分比。收剂重量占加入脱硫系统的吸收剂的总量的百分比。v吸收剂的利用率（吸收剂的利用率（%）= v例如，对于某应用钙基吸收剂的脱硫装置其脱硫率为例如，对于某应用钙基吸
43、收剂的脱硫装置其脱硫率为80%，相应的钙硫比为，相应的钙硫比为2.0，在这种工况下，钙的利用率为：钙利用率（在这种工况下，钙的利用率为：钙利用率（%）=80%/2=40%v吸收剂的利用率与钙硫比的关系：吸收剂的利用率与钙硫比的关系：v达到一定的脱硫率时所需要的钙硫比越低，钙的利用率越高。达到一定的脱硫率时所需要的钙硫比越低，钙的利用率越高。也就是说，所需要的吸收剂的数量以及所产生的脱硫产物也越也就是说，所需要的吸收剂的数量以及所产生的脱硫产物也越少。这样可以大大降低脱硫系统的运行费用。少。这样可以大大降低脱硫系统的运行费用。v湿法的吸收剂利用率可达到湿法的吸收剂利用率可达到90%以上，半干法在
44、以上，半干法在60%左右，而左右，而干法中的炉内喷钙工艺最低，约在干法中的炉内喷钙工艺最低，约在30%以下。以下。）（钙硫比脱硫效率%4、吸收剂的可获得性和易处理性、吸收剂的可获得性和易处理性v选择吸收剂的基本原则：选择吸收剂的基本原则：v储量丰富储量丰富（要比用量多一倍）、价格低廉、易于运输价格低廉、易于运输（浆液不易运输，粉体要用密封槽车，最好是块）、运输距离近运输距离近（不能从外地运来，最好火车运输，船最好，汽车不合适，不要来回倒运输工具）、无毒、不会对环境造成污染、形成的无毒、不会对环境造成污染、形成的脱硫产物应是稳定的，不会对环境造成新的危害。脱硫产物应是稳定的，不会对环境造成新的危
45、害。v常用吸收剂的种类：常用吸收剂的种类：v钙基吸收剂钙基吸收剂（石灰石，石灰，消石灰）v 钠基吸收剂钠基吸收剂（碳酸氢钠，废碱液）v氨基吸收剂氨基吸收剂（氨水，液氨）（氨罐易爆炸，液氨价格贵，用贵的吸收剂生成便宜的肥料，其产物中N含量不到70%，只能作为复合肥，其中粉煤灰重金属等去不掉，土壤会板结，国家没有将脱硫氨肥明确可用于农业）v海水海水（浅水湾要慎重）v1）钙基吸收剂）钙基吸收剂v石灰石，主要化学成分石灰石，主要化学成分CaCO3 ；石灰，主要化学成分石灰，主要化学成分CaO；消消石灰，主要化学成分石灰，主要化学成分Ca（OH）2v石灰石（石灰石（CaCO3）v选择石灰石作吸收剂时必须
46、考虑以下两点：选择石灰石作吸收剂时必须考虑以下两点：v 石灰石的纯度，即石灰石的纯度，即CaCO3的含量；（的含量；（MgO含量含量4%的的石灰石不能用）石灰石不能用）v石灰石的活性石灰石的活性 v石灰石中石灰石中CaCO3的含量越高，就表明石灰石的有效成分越高的含量越高，就表明石灰石的有效成分越高 v石灰石的活性是指石灰石吸收剂在与石灰石的活性是指石灰石吸收剂在与SO2发生反应时的速度。发生反应时的速度。 v主要取决于石灰石粉的颗粒度和石灰石粉颗粒的比表面积。石灰石粉颗粒的比主要取决于石灰石粉的颗粒度和石灰石粉颗粒的比表面积。石灰石粉颗粒的比表面积主要取决于石灰石的生成年代与晶体化程度。生成
47、年代越近、晶体化程表面积主要取决于石灰石的生成年代与晶体化程度。生成年代越近、晶体化程度越低的石灰石制成粉后的活性越高。度越低的石灰石制成粉后的活性越高。 v 石灰石粉制备：石灰石粉制备：湿法石灰石粉的细度为湿法石灰石粉的细度为250目，干法细度为目，干法细度为325目。目。v在湿法工艺中，在湿法工艺中，如果磨粉厂在电厂内或离电厂距离在2Km之内，可以考虑采用湿磨，然后制成浆液用泵送到FGD装置。由于湿式磨机的效率较高，加上采用管道输送可以降低吸收剂的成本。v干法炉内喷钙（包括干法炉内喷钙（包括LIFAC工艺）需要很细的石灰石干粉（工艺）需要很细的石灰石干粉（325目）目）作为吸收剂，因此只能
48、采用干式磨机，电耗很高，生产1吨321目的石灰石粉约耗电35-50KWh。v石灰（石灰（CaO）v特性：特性：v石灰有很强的吸湿性石灰有很强的吸湿性，遇水后会发生剧烈的水合反应（消化反应），生成Ca（OH）2，同时放出大量的热量。v石灰对人体的皮肤、眼睛和黏膜有强烈的烧灼石灰对人体的皮肤、眼睛和黏膜有强烈的烧灼和刺激作用和刺激作用，在处置时必须做好各种劳动保护工作，防止发生人身伤害事故。v特点：特点：石灰作为吸收剂要比石灰石有更高的活性石灰作为吸收剂要比石灰石有更高的活性，而且由于其分而且由于其分子量比石灰石几乎小一半，因此单位重量的脱硫效果比石灰石高几子量比石灰石几乎小一半，因此单位重量的脱
49、硫效果比石灰石高几乎一倍，是一种高效的脱硫剂。对于相同量是机组，乎一倍，是一种高效的脱硫剂。对于相同量是机组，在同样脱硫水在同样脱硫水平的条件下石灰的用量要比石灰石作吸收剂时少一半左右平的条件下石灰的用量要比石灰石作吸收剂时少一半左右，这是石，这是石灰作为吸收剂的优点。灰作为吸收剂的优点。v石灰制备：石灰制备：石灰是石灰石经煅烧而成的产品石灰是石灰石经煅烧而成的产品（每生产一吨石灰（每生产一吨石灰大约需要大约需要200公斤左右的煤，同时也产生了约公斤左右的煤，同时也产生了约4公斤（煤中含硫量为公斤（煤中含硫量为1%时）的时）的SO2气体）气体）v消石灰（消石灰（Ca（OH）2）v消石灰是石灰加
50、水经过消化反应后的生成物，主要化学成分为消石灰是石灰加水经过消化反应后的生成物，主要化学成分为Ca（OH）2。成品消石灰一般为粉末状，由于在消化过程中石灰会粉化。因此消石灰粉的成品消石灰一般为粉末状，由于在消化过程中石灰会粉化。因此消石灰粉的颗粒一般非常细（颗粒一般非常细（10左右），在作为吸收剂使用时无需经过磨粉工艺。左右），在作为吸收剂使用时无需经过磨粉工艺。v特性：特性：v消石灰粉无毒无害消石灰粉无毒无害 ，容易吸湿，而且与空气中的容易吸湿，而且与空气中的CO2反映还原成活性低的反映还原成活性低的CaCO3 v消石灰制备：消石灰制备：v用消石灰成品粉作吸收剂用消石灰成品粉作吸收剂时只需储
