第06章硫氧化物的污染控制.ppt

第八章 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.燃烧后脱硫技术及其研究进展 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,第一节 硫循环与硫排放,第一节、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,第一节、硫循环与硫排放,第一节、硫循环与硫排放,我国SO2排放的年际变化,第一节、硫循环与硫排放,我国SO2排放的地区分布,第一节、硫循环与硫排放,我国SO2排放的行业特点,第一节、硫循环与硫排放,我国北方城市SO2污染现状,第一节、硫循环与硫排放,我国南方城市SO2污染现状,80 6080 4060 2040 020,第一节、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%,第一节、硫循环与硫排放,20世纪90年代末我国酸雨区域分布,第二节燃烧前脱硫,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 型煤固硫 我国以物理选煤为主。1995年我国煤炭洗选能力3.8×108t，入洗量2.8×108t ，入洗率22%。,第二节燃烧前脱硫,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,第二节燃烧前脱硫,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,第三节燃烧中脱硫,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 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,一、流化床燃烧脱硫,一、流化床燃烧脱硫,2.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CaSO4,一、流化床燃烧脱硫,3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 脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达,2）煅烧温度 存在最佳脱硫温度范围（800850C） 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,3.流化床燃烧脱硫的影响因素,3流化床燃烧脱硫的影响因素,3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,3流化床燃烧脱硫的影响因素,4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,第四节 高浓度SO2尾气的回收和净化,第四节高浓度SO2尾气的回收和净化,主要是制酸常采用段间冷却催化法提高转化率 SO2+1/2O2=SO3 SO3+H2O=H2SO4,第四节高浓度SO2尾气的回收和净化,第五节低浓度SO2烟气脱硫燃烧后脱硫,一、烟气脱硫方法概述 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：抛弃法和再生法 脱硫产物状态：湿法、干法和半干法,第五节低浓度SO2烟气脱硫（FGD）,第五节低浓度SO2烟气脱硫,二、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,二、主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（原理及影响因素）,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,二、主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（续）,二、烟气脱硫工艺的主要设备,武汉阳逻电厂脱硫吸收塔,二、主要烟气脱硫工艺,1.石灰石/石灰法洗涤（续） 需要解决的问题 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,二、主要烟气脱硫工艺,2.改进的石灰石/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,二、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器捕集 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3),二、主要烟气脱硫工艺,二、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 影响去除效率的工艺变量包括：烟气出口温度接近绝热饱和温度的程度、吸收剂当量比及SO2入口浓度。,二、主要烟气脱硫工艺,4.其他湿法脱硫工艺 海水脱硫法,二、主要烟气脱硫工艺,4.其他湿法脱硫工艺（续） 氨法 氨水做吸收剂,二、主要烟气脱硫工艺,5.干法脱硫技术,二、主要烟气脱硫工艺,5.干法脱硫技术 干法喷钙脱硫 该工艺的核心是锅炉炉膛内喷石灰石粉部分和炉后的活化反应器,5.干法脱硫技术 影响系统脱硫性能的因素包括：炉膛喷射石灰石的位置和粒度、活化器内喷水量和钙硫比。 通常，在炉膛上方温度为9501150的区域喷入石灰石粉。粒度80%小于40m，纯度大于90%，炉内脱硫率约为20%30%。 活化器的喷水雾 要求烟气温度越接近绝热饱和温度越好，但不应引起活化器壁、除尘器和引风机接露。 存在的问题：热损失、灰负荷、对除尘器的影响。,二、主要烟气脱硫工艺,5.干法脱硫技术 循环流化床烟气脱硫,三、同时脱硫脱氮工艺,1.电子束辐射法,四、烟气脱硫工艺的综合比较,主要涉及因素 脱硫效率 钙硫比 脱硫剂利用率 脱硫剂的来源 脱硫副产品的处理处置 对锅炉原有系统的影响 对机组运行方式适应性的影响 占地面积 流程的复杂程度 动力消耗 工艺成熟度,五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价,评价指标 1.技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范和商业化四个阶段 2.技术性能。包括脱硫效率，处理能力，技术复杂程度，占地情况，能耗及副产品利用等，反映技术的综合性能 3.环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与排放标准比较进行评价 4.经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标,五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价,燃烧前和燃烧中技术,五、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价,烟气脱硫技术,六、中国酸雨及二氧化硫污染控制,时 间 政 府 行 动 1990年12月 国务院环委会第19次会议通过关于控制酸雨 发展的意见，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、 二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方 面开展工作 1991年 国家环保局组织开展征收工业燃煤二氧化硫排 污费研究工作 1992年 国务院批准在贵州、广东两省和柳州、南宁、 桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾 等九市开展征收工业燃煤二氧化硫排污费和 酸雨综合防治试点工作,六、中国酸雨及二氧化硫污染控制,时 间 政 府 行 动 1992年以来 工业污染物排放标准中逐步制定二氧化硫排放限值。 1996年，6个部门二氧化硫排放标准颁布实施 1995年8月 全国人大常委会通过了新修订的大气污染防治法， 专门规定“国务院环境保护主管部门会同国务院有关 部门，根据气象、地形、土壤等自然条件，可以对 已经产生、可能产生酸雨的地区或者其他二氧化硫 污染严重的地区，经国务院批准后，划定为酸雨控 制区或者二氧化硫污染控制区”（两控区） 1995年底 国家环保局组织开展“我国酸雨及二氧化硫控制区 划分”工作,六、中国酸雨及二氧化硫污染控制,时 间 政 府 行 动 1996年 全国人大批准国民经济和社会发展“九五”计划和 2010年远景目标纲要，国务院批复国务院关于 环境保护若干问题的决定，提出重点治理两控区 污染，要求到2000年所有工业污染源达标 1998年3月 国务院批复了国家环保局上报的“两控区”划分方案 （国函19985号）。两控区划定范围约占国土面 积的11.4%，二氧化硫排放量占全国的近60% 1998年5-6月 国家环保总局布置了制定“酸雨和二氧化硫污染控制 行动方案”的工作计划，要求“两控区”的城市在 1998年年底前完成二氧化硫“双达标”规划,六、中国酸雨及二氧化硫污染控制,时 间 政 府 行 动 2000年 全国人大通过第3版“ 大气污染防治法” 2000年12月 国务院检查“ 两控区”的城市 二氧化硫 “ 双达标” 2002年1月 国家有关部门发布二氧化硫污染控制技术政策 2002年9月 国务院检查批准“两控区”“十五”计划,