内蒙科大大气污染控制工程课件第08章 硫氧化物的污染控制

第八章硫氧化物的污染控制1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8.1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SO222SOSO32242CaCOSO0.5OCaSOCO人为活动是造成SO2大量排放的主要原因大部分SO2的控制方法都可以用以下反应表示32242CaCOSO0.5OCaSOCO人为活动是造成SO2大量排放的主要原因大部分SO2的控制方法都可以用以下反应表示硫循环与硫排放硫循环与硫排放04008001200160020002400排放量/104t198519871989199119931995199719992001年份1985-2002年SO2排放量变化趋势图硫循环与硫排放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1995年我国各省SO2排放强度情况0153045607590上海天津北京山东江苏山西重庆河南河北贵州辽宁浙江广东安徽陕西广西湖南宁夏江西湖北四川福建吉林云南海南甘肃黑龙江内蒙新疆青海西藏省份排放强度/t·km-21995年我国各省SO2排放情况050100150200250山东河北山西河南贵州江苏四川辽宁广西陕西广东湖南重庆内蒙湖北江西浙江上海安徽云南甘肃北京新疆天津福建黑龙江吉林宁夏青海海南西藏省份排放量/104t全省控制区硫循环与硫排放我国SO2排放的行业特点0102030405060百分比（%）电力化工水泥食品机械造纸石油加工化纤橡胶塑料印刷业行业1995年我国各工业行业SO2排放占行业排放总量的百分比示意图硫循环与硫排放我国北方城市SO2污染现状g/m3050100150200250WulumuqiLanzhouYinchuanXi'anZhengzhouTaiyuanHuhoutJinanShiJZBeijingTianjingShenyangChangchunHarbinWHOStandard硫循环与硫排放我国南方城市SO2污染现状050100150200250ChengduKunmingChongqingGuiyangNanningChangshaWuhanGuangzhouNanchangHefeiNanjingFuzhouHangzhouShanghaiWHOStandardg/m30%5%10%15%20%25%30%35%40%8060-8040-6020-400-20酸雨频率城市比例8060~8040~6020~400～20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8.2燃烧前脱硫一.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3.8×108t，入洗量2.8×108t，入洗率22%。燃烧前脱硫二.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三.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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8.3流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫二.流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）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CaSO432224CaCOCaOCO1CaOSOOCaSO2流化床燃烧脱硫三.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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1exp()mRm－综合影响参数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4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOHOSO1100oC以上（一级再生法）4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOHOSO1100oC以上（一级再生法）42422CaSO4COCaS4COCaSO4HCaS4HO870～930oC（二级再生法）42422CaSO4COCaS4COCaSO4HCaS4HO870～930oC（二级再生法）2232CaSHOCOCaCOHS540～700oC2232CaSHOCOCaCOHS540～700oC高浓度SO2尾气的回收和净化高浓度SO2尾气的回收和净化8.5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10-4～10-3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：湿法和干法一、概述二.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）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器捕集设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2~1/3)主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法主要烟气脱硫工艺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2223232242Ca(OH)(s)SO(g)HO(l)CaSO2HO(s)CaSO2HO(s)0.5O(g)CaSO2HO(s)主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺氧化镁法主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺（续）海水脱硫法主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺（续）氨法氨水做吸收剂3224234232243NHSOHO(NH)SO(NH)SOSOHO2NHHSO主要烟气脱硫工艺5.干法脱硫技术主要烟气脱硫工艺5.干法脱硫技术干法喷钙脱硫主要烟气脱硫工艺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.电子束辐射法同时脱硫脱氮工艺2.湿法同时脱硫脱氮工艺氯酸氧化法WSA－SNOX法湿法FGD添加金属螯合剂同时脱硫脱氮工艺3.干法同时脱硫脱氮工艺NOXSO法SNRB法CuO同时脱硫脱氮工艺4.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技术技术指标成熟度经济性环境特性节能率投资成本选煤中等-不好10%商业化动力煤:45元/t﹒a炼焦煤:65元/t﹒a4～5元/t7～8元/t水煤浆好0.5t替1t燃料油商业化示范152元/t﹒a162元/t煤气化好-很好城市煤气节:20%工业燃料气:10%德士古商业化引进鲁奇商业化引进甲烷化技术已示范1500元m3/d1000元m3/d1300元m3/d0.85元/m30.65元/m30.90元/m3煤液化很好实验室400美元/t﹒a135美元/t先进燃烧器中等-好商业化改装费占锅炉出厂价的0.36%－流化床燃烧很好比煤粉炉节煤10%商业性示范220t/h与煤粉炉相当－型煤中等-不好15%蜂窝煤:商业化工业型煤:示范蜂窝煤:50元/t﹒a工业型煤:100元/t﹒a127元/t140元/tIGCC很好比煤粉炉节煤将进行商业示范1520美元/KW－燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价烟气脱硫技术石灰石石膏法简易湿法烟气脱硫磷铵复肥法旋转喷雾干燥炉内喷钙尾部增湿海水脱硫技术性能指标工艺流程简易情况主流程简单石灰浆制备要求较高，流程也复杂流程较简单脱硫流程简单，制肥部分较复杂流程较简单流程简单流程较简单工艺技术指标脱硫率80%,钙硫比1.1脱硫率70‰钙硫比1.1脱硫率95%以上脱硫率80‰钙硫比1.5脱硫率70%,钙硫比2脱硫率90%脱硫副产品脱硫渣主要为CaSO4,目前未利用脱硫渣主要为CaSO4,目前未利用脱硫产品为含N+P2O5的氮磷肥脱硫渣为烟尘和Ca的混合物脱硫渣为烟尘和Ca的混合物脱硫渣主要为硫酸盐,排放推广应用前景燃高,中硫煤锅炉,当地有石灰石矿燃烧高,中硫煤锅炉,当地有石灰石矿燃烧高硫煤锅炉,附近有磷矿资源燃烧高,中,低硫煤锅炉都可使用燃烧中,低硫煤锅炉燃烧中,低硫煤锅炉,沿海地区电耗占总发电量的比例1.5%～2%1%1%～1.5%1%0.5%1%烟气再热需再加热需再加热需再加热不需再加热不需再加热需再加热占地情况多少多少少较大技术成熟度国内通过引进已商业化国内正在引进国内已进行中试国内已进行中试国内已进行工业示范国内正在引进环境特性很好好很好好好好经济性能FGD占电厂总投资的比例13%～19%8%～11%12%～17%8%～12%3%～5%7%～8%脱硫成本元/吨SO2脱除750～1550730～14801400～2000720～1230790～1290400～700