第06章_硫氧化物的污染控制.ppt
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1、第六章 硫氧化物的污染控制,1. 硫循环及硫排放 2.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺 3.燃烧后脱硫技术与工艺 4.燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价 5.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动,硫氧化物的污染关注热点,早期 局地环境中二氧化硫的浓度升高 近100年来 二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降 最近 二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子,二氧化硫使树木呼吸困难,魁北克加拿大地球勘探局的马蒂内萨瓦德在分析了一家铜冶炼厂附近的云杉树年轮中的碳同位素的比例后,得出二氧化硫这类污染物可能大大减少树木吸收二氧化碳的数量。 由于二氧化硫的污染,在炼铜厂附近的云杉吸收二氧化碳比正常情况少25。
2、她认为二氧化硫以和二氧化碳同样的方式通过称为气孔的小孔进入树叶,二氧化硫在树叶内产生一种反应,改变着其中的pH值并引起气孔关闭,这种被损坏的树叶无法吸收更多的二氧化碳。 这种损害是长久性的,即使炼铜厂排放的二氧化硫在1980年就减少了90以上,这些云杉树仍然难以吸收二氧化碳。早先的研究曾证明二氧化硫在温室中对树木吸收二氧化碳会产生负面影响,但萨瓦德是第一次报道在野外也有这种现象。,硫循环与硫排放,硫循环与硫排放,人类使用的化石燃料都含有一定量的硫 燃料燃烧时,其中的硫大部分转化为SO2,硫循环与硫排放,美国 以燃煤发电为主,需大幅消减SO2 1990年颁布新清洁大气法,规定了总量控制目标,在1
3、990年全美排放2000万吨的基础上,今后每年消减100万吨,到2000年总排量减小一半至1000万吨,今后不再超过这一水平 改变燃料,采用低硫煤或天然气 采用烟气脱硫技术 实行SO2排放许可证制度,硫循环与硫排放,日本 日本是世界上控制SO2 最有成效、最为严格的国家 从60年代中期开始,日本的GDP开始高速增长,到90年代末, SO2排放总量反而下降 。主要通过以下途径,减小了SO2排放量 替换燃料减少1/3多 节能减少1/3 工业结构改造减少2/5 烟气脱硫减少1/5,,硫循环与硫排放,我国SO2排放的年际变化,硫循环与硫排放,我国SO2排放的地区分布,硫循环与硫排放,我国SO2排放的行
4、业特点,硫循环与硫排放,我国北方城市SO2污染现状,硫循环与硫排放,我国南方城市SO2污染现状,80 6080 4060 2040 020,硫循环与硫排放,1999年全国城市酸雨的频率统计,1999年统计264个城市 降水年均pH范围在4.04 7.24 年均pH低于5.6的城市有98个 占统计城市的37.12%,硫循环与硫排放,20世纪90年代末我国酸雨区域分布,80年代初我国酸雨区域分布,硫循环与硫排放,燃烧前脱硫,1.煤炭的固态加工 煤炭洗选 物理洗煤 化学洗煤 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3.8108t,入洗
5、量2.8108t ,入洗率22%。,燃烧前脱硫,2.煤炭的转化 煤的气化 采用空气、氧气、CO2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 移动床、流化床和气流床三种方法 煤的液化 通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品 直接液化和间接液化,燃烧前脱硫,3.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,燃烧中脱硫,流化床燃烧技术 煤粒保持流化状态 流化床利于燃料的充分燃烧 分类 按流态:鼓泡流化床和循环流化床 按运行压力:常压流化床和增压流化床,流化床燃烧脱硫,流化床燃烧脱硫,流化床脱硫的化学过
6、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CaSO4,流化床燃烧脱硫,流化床燃烧脱硫的影响因素,1.钙硫比 表示脱硫剂用量的指标,影响最大的性能参数,2.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,流化床燃烧脱硫的影响因素,流化床燃烧脱硫的影响因素,流化床燃烧脱硫的影响因素,3.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
7、当的孔径大小,既保证一定孔隙容积,又保证孔道不易堵塞 4.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,且用量大于石灰石近两倍,流化床燃烧脱硫的影响因素,脱硫剂的再生,不同温度下的再生反应,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,高浓度SO2尾气的回收和净化,高浓度SO2尾气的回收和净化,高浓度SO2尾气的回收和净化,低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫,燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级 由于SO2浓度低,烟气流量大,烟气脱硫通常比较昂贵 分类 脱硫产物处置方式:抛弃法
8、和再生法 脱硫产物状态:湿法和干法,低浓度SO2烟气脱硫,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤 目前应用最广泛的脱硫技术,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/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,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤(续),烟气脱硫工艺,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤(续) 解决的问题 设备腐蚀 结垢和堵塞 除雾器阻塞 脱硫剂的利用率 液固分离 固体废物的处理处置,石灰石/石灰法洗涤,山东西港煤矿矸石砖厂投资120多万元修建了具有高能脱硫除尘效果的高压石灰水幕反应法烟气通道。,主要烟气脱硫工艺,2.改进的
9、石灰石/石灰湿法烟气脱硫 加入己二酸的石灰石法 己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低,加速液相传质 己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力 降低钙硫比 添加硫酸镁 SO2以可溶性盐的形式吸收,解决结垢问题,主要烟气脱硫工艺,2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫(续) 双碱流程 用碱金属盐类或碱类水溶液吸收SO2,后用石灰或石灰石再生 解决结垢问题和提高SO2的利用率,双碱流程,主要烟气脱硫工艺,3.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 脱硫过程 SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物 干废物由袋式或电除尘
10、器捕集 设备和操作简单,废物量小,能耗低(湿法的1/21/3),主要烟气脱硫工艺,主要烟气脱硫工艺,3.喷雾干燥法烟气脱硫(续) 主要过程 吸收剂制备 吸收和干燥 固体捕集 固体废物处置,主要烟气脱硫工艺,4.其他湿法脱硫工艺 氧化镁法 海水脱硫法 氨法,氧化镁法,基本原理 用MgO的浆液吸收SO2,生成含水亚硫酸镁和少量硫酸镁,氧化镁法,基本原理(续) 送流化床加热,当温度约为700-950时释放出MgO和高浓度SO2 再生的MgO可循环利用,SO2可回收制酸,氧化镁法,工艺过程 氧化镁浆液制备 SO2吸收 固体分离和干燥 MgSO4再生,氧化镁法,图8-15 氧化镁法烟气脱硫工艺流程示意图
11、,氧化镁法,氧化镁法,优缺点 脱硫效率高,可达90以上 可回收硫 可避免产生固体废弃物 焙烧温度过高,会发生MgO烧硬、烧结现象,不能 再用于烟气脱硫系统,主要烟气脱硫工艺,海水脱硫法 基本原理 利用海水的天然碱度(氯化钠、硫酸盐、可溶性碳酸盐)来脱除SO2 用纯海水作为吸收剂的工艺 挪威ABB开发的Flakt-Hydro工艺 在海水中添加一定量石灰以调节吸收液的碱度 美国Bechtel开发的工艺,海水脱硫法,海水脱硫法,海水脱硫法,优缺点 脱硫效率高,可达90以上 无脱硫剂成本 工艺设备较简单 无后续的脱硫产物处理处置 投资和运行费用较低 适用于燃用低硫煤(1%)电厂的脱硫 有可能对海洋环境
12、造成二次污染,燃烧前脱硫,1.煤炭的固态加工 煤炭洗选 型煤 2.煤炭的转化 煤的气化 煤的液化 3.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,燃烧中脱硫,流化床燃烧技术 煤粒保持流化状态 流化床利于燃料的充分燃烧,主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤 目前应用最广泛的脱硫技术 解决的问题 设备腐蚀 结垢和堵塞 除雾器阻塞 脱硫剂的利用率 液固分离 固体废物的处理处置,石灰石/石灰法洗涤,山东西港煤矿矸石砖厂投资120多万元修建了具有高能脱硫除尘效果的高压石灰水幕反应法烟气通道。,主要烟气脱硫工艺,2.改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
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- 06 氧化物 污染 控制
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