1、v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺v我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占75%75%，而其中而其中84%84%以上是通过燃烧方法利用的。燃烧煤产生的以上是通过燃烧方法利用的。燃烧煤产生的SOSO2 2废气，成废气，成为大气污染的最主要的根源。为大气污染的最主要的根源。vSOSO2 2是酸雨的主要组分，酸雨对水生生态系统，农业生态系统，森是酸雨的主要组分，酸雨对水生生态系统，农业生态系统，森林生态系统，建筑物和材料以及人体健
2、康均有不同程度的危害，酸林生态系统，建筑物和材料以及人体健康均有不同程度的危害，酸雨酸性越大造成的危害越严重。雨酸性越大造成的危害越严重。v20032003年我国煤炭消费量为年我国煤炭消费量为15.8 15.8 亿吨，二氧化硫排放量达到亿吨，二氧化硫排放量达到21672167万万吨，比吨，比20002000年增长了年增长了8.6%8.6%。而我国基本消除酸雨污染所允许的最大。而我国基本消除酸雨污染所允许的最大二氧化硫排放量为：二氧化硫排放量为：1200-14001200-1400万吨万吨。v因此，燃煤二氧化硫的污染控制成为我国大气污染控制的最主要任因此，燃煤二氧化硫的污染控制成为我国大气污染控
3、制的最主要任务。务。v19921992年两省九市开始工业燃煤二氧化硫排污收费试点。年两省九市开始工业燃煤二氧化硫排污收费试点。v19951995年全国人大常委会第一次修订年全国人大常委会第一次修订大气污染防治法大气污染防治法。v19961996年修订的年修订的大气污染防治法大气污染防治法第一次提出二氧化硫排放浓度限第一次提出二氧化硫排放浓度限度。度。v19981998年两控区二氧化硫排污收费，年两控区二氧化硫排污收费，0.20.2元元/ /公斤。公斤。 v20002000年修订年修订大气污染防治法大气污染防治法。v20032003年年9 9月国家环保局和国家发改委联合印发月国家环保局和国家发改
4、委联合印发关于加强燃煤电厂关于加强燃煤电厂二氧化硫防治工作的通知二氧化硫防治工作的通知。v20032003年年1212月国家环保总局发布新修订的月国家环保总局发布新修订的火电厂大气污染物排放标火电厂大气污染物排放标准准。 1 1 燃烧前脱硫：通过洗煤等可以减少燃烧前脱硫：通过洗煤等可以减少40%40%的无机硫。的无机硫。2 2 燃烧时脱硫：燃烧时脱硫： （1 1）型煤固硫技术：加入固硫剂氧化钙与二氧化硫和三）型煤固硫技术：加入固硫剂氧化钙与二氧化硫和三氧化硫生成硫酸钙。氧化硫生成硫酸钙。 （2 2）循环硫化床脱硫技术。）循环硫化床脱硫技术。3 3 燃烧后脱硫：即烟气脱硫。应用最为广泛的技术。燃
5、烧后脱硫：即烟气脱硫。应用最为广泛的技术。 燃烧前 燃烧中 燃烧后 低硫煤 IGCC 超超临界机组 超临界机组 循环硫化床 增压循环硫化床 烟气脱硫 减少 SO2 减少 SO2 减少 SO2 图 2-1 火电厂 SO2控制过程示意图 按其用水量的多少可分为湿法，干法和半干法。按其用水量的多少可分为湿法，干法和半干法。1)湿法脱硫：主要包括石灰石湿法脱硫：主要包括石灰石-石膏法，海水脱硫法，石膏法，海水脱硫法，钠碱法，氧化镁法等。钠碱法，氧化镁法等。2)半干法脱硫：旋转喷雾干燥法，烟气循环流化床脱半干法脱硫：旋转喷雾干燥法，烟气循环流化床脱硫技术，增湿灰循环脱硫技术等。硫技术，增湿灰循环脱硫技术
6、等。3)干法脱硫：高能电子束法，脉冲电晕等离子体法，干法脱硫：高能电子束法，脉冲电晕等离子体法，吸附吸附-再生法等。再生法等。v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺v1.煤炭的固态加工煤炭的固态加工煤炭洗选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我国以物理选煤为主。跳汰占59%、重介质选煤占23%、浮选占14%1995年我国煤炭洗选能力3.8亿吨，入洗量2.8亿吨，入洗率22%。跳汰机1机体；2风阀；3溢流堰； 4浮标；5排料轮6筛板；7排中煤道；8排矸道；9分隔板；10脉动水流
7、11跳汰室；12空气室；13顶水进水管v2.煤炭的转化煤炭的转化煤的气化n采用空气、氧气、采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内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n通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品n直接液化和间接液化直接液化和间接液化v3.重油脱硫重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离直接脱硫和间接脱硫v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱
8、硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺v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，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类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（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO43222412CaCOCa
9、OCOCaOSOOCaSO v1.钙硫比钙硫比表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达1 exp()mR m综合影响参数v 2.煅烧温度煅烧温度 存在最佳脱硫温度范围 温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重v3.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颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好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v4.脱硫剂的种类脱硫剂的种类白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大近两倍v不同温度下的再生反应不同温度下的再
10、生反应42232CaSOH OCOCaCOH S 5407000C424224444CaSOCOCaSCOCaSOHCaOH O 8709300C（二级再生法）4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOH OSO 11000C以上（一级再生法）v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺冶炼厂、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223322412SOOSOSOH OH SO v燃烧设施直接排放的燃烧设施直接排放的
11、SO2浓度通常为浓度通常为10-410-3数量级数量级v由于由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵v分类分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物状态：湿法和干法v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺v湿法：石灰湿法：石灰/石灰石洗涤石灰石洗涤v改进湿法：改进石灰石改进湿法：改进石灰石/石灰石灰v半干法：喷雾干燥法烟气脱硫半干法：喷雾干燥法烟气脱硫v干法：喷钙干法：喷钙v电子束照射法电子束照射法v吸附法：活性炭吸附吸附法：活性炭吸附v1.石灰石
12、石灰石/石灰法洗涤石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续） 影响因素：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）v1.石灰石石灰石/石灰法洗涤（续）石灰法洗涤（续）解决的问题n设备腐蚀设备腐蚀n结垢和堵塞结垢和堵塞n除雾器阻塞除雾器阻塞n脱硫剂的利用率脱硫剂的利用率n液固分离液固分离n固体废物的处理处置固体废物的处理处置图1 太原第一热电厂的简易型烟气脱硫流程图v2.改进的石灰石改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫石灰湿法烟气脱硫加入己二酸的石灰石法n己二酸抑制气液界面上己二
13、酸抑制气液界面上SO2溶解造成的溶解造成的pH值降低，加值降低，加速液相传质速液相传质n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SO2的反应能力的反应能力n降低钙硫比降低钙硫比添加硫酸镁nSO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题v2.改进的石灰石改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫（续）石灰湿法烟气脱硫（续）双碱流程n用碱金属或碱类水溶液吸收用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再，后用石灰或石灰石再生生n解决结垢问题和提高解决结垢问题和提高SO2的利用率的利用率v3.喷雾干燥法烟气脱硫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
14、脱硫过程nSO2被雾化的被雾化的Ca(OH)2浆液或浆液或Na2CO3溶液吸收溶液吸收n温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物温度较高的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1/21/3)v3.喷雾干燥法烟气脱硫（续）喷雾干燥法烟气脱硫（续）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2223232242() ( )( )( )2( )2( )0.5( )2( )Ca OHsSO gH O lCaSOH O sCaSOH O sO gCaSOH O s v海水
15、脱硫主要是利用海水中的天然碱度进行脱硫。海水的海水脱硫主要是利用海水中的天然碱度进行脱硫。海水的pH一般一般为为7.68.3，碱度（，碱度（CO32-、HCO3-）为）为2.02.8 mg/L。烟气中。烟气中SO2被海水吸收转化为被海水吸收转化为HSO3-和和SO32-，在空气氧化作用下转化为，在空气氧化作用下转化为硫酸盐，吸收硫酸盐，吸收SO2后的酸性水被后的酸性水被CO32-、HCO3-中和，中和后产生中和，中和后产生的的CO2直接排空。直接排空。v4.其他湿法脱硫工艺（续）其他湿法脱硫工艺（续）海水脱硫法v4.其他湿法脱硫工艺（续）其他湿法脱硫工艺（续）氨法n氨水做吸收剂氨水做吸收剂32
16、24234232243()()2NHSOH ONHSONHSOSOH ONH HSO v5.干法脱硫技术干法脱硫技术干法喷钙脱硫v5.干法脱硫技术干法脱硫技术循环流化床烟气脱硫v6.电子束辐射法电子束辐射法 6. 电子束照射法电子束照射法(EBA)： 原理：烟气经电子束照射后，高能电子的能量被原理：烟气经电子束照射后，高能电子的能量被O2，H2O等分子吸收，产生大量高反应活性的自由基或自由等分子吸收，产生大量高反应活性的自由基或自由电子。电子。 O2，H2O 2O，H，OH等等 NH3，H2O，SO2，NO2 SO3，N2O5 H2SO3，HNO3 (NH3)2SO4，NH3NO3e* O，H
17、，OH NH3，H2O 应用：四川成都电厂应用：四川成都电厂90MW机组机组 优点是能同时脱硫脱硝，能够生成硫铵和硝铵等化优点是能同时脱硫脱硝，能够生成硫铵和硝铵等化肥副产品，反应时间短速度快，设备投资少。缺点肥副产品，反应时间短速度快，设备投资少。缺点是能耗大，烟气辐射装置目前未达到实用大锅炉的是能耗大，烟气辐射装置目前未达到实用大锅炉的要求。要求。SulfurAdsorbed SO2Flue gasConcentratedSO2H2SO4 7. 活性焦炭吸附脱硫v吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。工业应用主要问题是
18、吸附理废水的一种常用方法。工业应用主要问题是吸附剂的研制、筛选和合理应用。吸附是吸附剂对吸附剂的研制、筛选和合理应用。吸附是吸附剂对吸附质的吸附过程。质的吸附过程。v常用吸附剂有漂白土、活性白土、活性氧化铝、硅常用吸附剂有漂白土、活性白土、活性氧化铝、硅胶、合成有机吸附树脂、合成分子筛、活性炭等。胶、合成有机吸附树脂、合成分子筛、活性炭等。v吸附作用分为两类：物理吸附和化学吸附。吸附作用分为两类：物理吸附和化学吸附。v物理吸附是由于分子间相互作用产生的吸附，吸附物理吸附是由于分子间相互作用产生的吸附，吸附强度好，具有可逆性，是放热过程。强度好，具有可逆性，是放热过程。v化学吸附是靠化学键力相互
19、作用产生的吸附，吸附化学吸附是靠化学键力相互作用产生的吸附，吸附力强、具有不可逆性。一般吸附都兼有物理吸附、力强、具有不可逆性。一般吸附都兼有物理吸附、化学吸附功能，两种吸附过程可以同时进行。化学吸附功能，两种吸附过程可以同时进行。 吸附质性质的影响 对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。 吸附温度吸附温度100200，吸附量，吸附量612g/100g，脱硫效率一般高于，脱硫效率一般高于90%。在系统里加入。在系统里加入NH3，可同时除去，可同时除去NO2，脱除率，脱除率80%。湖北松木坪电厂进行了湖北松木坪电厂进行了5000m3 /h的烟气水洗再生活性炭脱硫的烟气水洗再生活性炭脱硫中试。中试。存在问题：活性炭中碘流失是主要问题，此外设备的腐蚀等存在问题：活性炭中碘流失是主要问题，此外设备的腐蚀等问题未解决好。问题未解决好。v烟气脱硫概述烟气脱硫概述v燃烧前脱硫燃烧前脱硫v燃烧中脱硫燃烧中脱硫v不同浓度不同浓度SO2尾气净化尾气净化v主要脱硫工艺主要脱硫工艺
