脱硫

5低浓度二氧化硫的净化SO2净化常用工艺的原理、流程、设备和操作；典型流程：重点掌握SO2净化方法的典型流程：石灰石/石灰—石膏法、钠碱法、氨法脱硫等；能进行工艺的运行和操作，解决脱硫工艺运行中出现的问题。概述我国主要大气环境污染物：烟尘和二氧化硫。高浓度SO2废气采用接触氧化法制取硫酸。烟气脱硫（FlueGasDesulfurization）一般是指对低浓度废气（0.1%~0.5%）的治理。根据工艺不同，烟气脱硫方法：干法脱硫、湿法脱硫、干湿法脱硫根据净化原理和流程来分类：直接用各种液体或固体物料吸收或吸附废气中的SO2的方法；废气中的SO2氧化为SO3，再吸收生产硫酸的方法；将废气中的SO2还原为硫加以回收的方法。干法脱硫：使用粉状、粒状吸收剂、吸附剂或催化剂去除废气中的SO2。优点：流程中无废水、废酸排出，减少了二次污染和能量消耗；缺点：脱硫效率较低，设备庞大，操作要求高。湿法脱硫：采用液体吸收剂洗涤去除SO2。特点：脱硫效率较高，可回收副产品，较多采用；但流程长、投资大、运转费用高、烟气不易扩散。干湿法脱硫：采用液体吸收剂洗涤含SO2烟气，在吸收过程中水分得到蒸发，得到颗粒物质，并用除尘器加以回收净化。推广重点：①推广循环流化床燃烧脱硫成套技术及炉内喷钙技术；②采用型煤燃烧成套技术、循环硫化床燃烧脱硫技术、湿式脱硫除尘技术。石灰石/石灰法石灰/石灰石法：石灰石、石灰或白云石等作为脱硫剂，脱除废气中SO2。（国内外占80%）采用方法：干法——将石灰石直接喷入锅炉炉膛内；湿法——将石灰石等制成浆液洗涤含硫废气1.石灰/石灰石直接喷射法石灰石或石灰粉直接喷入锅炉炉膛内进行脱硫。1.方法原理CaCO3→CaO+CO2（高温）CaO+SO2→CaSO3CaSO3+1/2O2→CaSO42.工艺流程与操作石灰石直接喷射法从烟气中脱除SO2流程3.操作中主要控制条件分解温度：石灰石约为765℃，低于此温度发生可逆反应。白云石约为344℃。脱硫反应有效温度：烟气温度低有利于脱硫反应。但温度低反应速度较慢，控制在950~1100℃。MgO与SO2的控制温度约为800℃。Ca(OH)2与SO2的控制温度可以更低一些。控制“烧僵”：煅烧温度过高，氧化钙的多孔体变为密实体。石灰石喷入位置的炉膛温度应该＜1100℃。石灰石的粒度：粒径＜0.1mm。注意：石灰/石灰石直接喷射法所需设备少、投资省，但脱硫效率低，反应产物会沉积，只用在中小锅炉上。2流化床燃烧法基本类型：流态物再循环的沸腾床（BB）、内部循环的沸腾床、循环流化床（CFB）和不同流化态组合系统。流程：正常燃烧时，破碎到一定粒度的煤粒和脱硫剂由给料机送入炉内，与燃烧所需空气混合燃烧，燃烧后烟气经回收热量和除尘后排放。常压鼓泡流化床锅炉1.鼓风机；2.燃煤料仓；3.石灰石料仓；4.换热器；5.省煤器；6.除尘器；7.燃烧层受热管束鼓泡流化床锅炉（FBC）炉膛Lurgi型外换热器常压循环流化床锅炉示意图1.燃烧床层；2.流化反应器；3.旋风除尘器；4.换热器；5.空气加热器不带热交换器常压循环流化床锅炉示意图1.反应炉膛；2.除尘器；3.省煤器（换热器）；4.空气预热器带内部换热器常压循环流化床锅炉示意图1.燃烧炉膛；2.旋风除尘器；3.主换热器；4.再热器；5.省煤器三种典型常压循环流化床锅炉组成：固体物料循环回路和对流烟道。固体物料循环回路：流化床燃烧室或炉膛、旋风分离器和固体物料回送设备。炉膛内通常布置有水冷管用于冷却；在对流烟道上布置过热器、省煤器和空气预热器等，用于吸收烟气的余热。流化床燃烧的优点：燃料适应性强，煤的灰分有时可高达40~60%；易于实现炉内高效脱硫；氮氧化物生成量少；燃烧效率高；灰渣活性强，便于综合利用。.3.湿式石灰石/石灰-石膏法采用石灰石或石灰的浆液吸收烟气中的SO2，属于湿式洗涤法。副产物是石膏，日本应用最多。1.方法原理脱硫过程：吸收、氧化和副产品回收。吸收过程：Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2氧化反应（烟道中含有氧）2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2↑注意：少量亚硫酸氢钙被氧化放出SO2，进入氧化塔以CaSO3·1/2H2O形式。2.流程及操作日本三菱重工石灰-石膏法的流程示意图工艺流程：排放烟气→冷却塔（洗涤、降温至60℃左右，增湿）→二级串联吸收塔（石灰浆液洗涤脱硫）→除雾→加热器升温（140℃左右）→烟囱→排入大气冷却塔采用空塔，吸收塔采用栅条填料塔；为防止结垢堵塞，采用高液气比，同时在浆液内加入石膏“晶种”，沉淀过饱和硫酸钙。吸收SO2后的浆液，用硫酸调整pH值至4~4.5后，在氧化塔内60~80℃，4.9×105Pa的压缩空气氧化。氧化塔出来的气体含有微量SO2，再送回吸收塔吸收；氧化后浆液经增稠、脱水得石膏。滤液除去不溶杂质，送往石灰乳槽，洗液返冷却塔。生石灰在消石灰料浆调整槽内加水配成石灰料浆，用泵送到吸收塔。石灰-石膏法脱硫率＞90％，可副产含水5％~10％的优质石膏。3.主要设备①吸收设备核心设备。常用：喷淋塔、填料塔、湍球塔、板式塔等，本工艺采用填料塔。②氧化塔回转筒的转速为500~1000r／min，空气被导入并被撕裂成微细气泡；加快氧化速度，氧化效率较高，没有料浆堵塞。4.操作影响因素提高SO2吸收率，减少设备的结垢与堵塞，控制以下主要影响因素：①浆液的pH值采用消石灰浆液时，PH值控制为5.6~6.2，采用石灰石浆液时，PH值控制在6~8。②吸收温度低温利于吸收吸收，但使反应速度变慢，综合考虑一般在50~70℃。③石灰石的粒度粒度越小，比表面积大，反应面积大，提高石灰石的利用率和脱硫率。粒度在200~300目之间。④液气比优化计算和实验，液气比以15~20L/m3为宜。⑤浆液浓度浆液浓度过高易产生堵塞、磨损和结垢；但较低时，脱硫率较低，pH值不易控制。浆液浓度一般取10％~15％。⑥烟气流速逆流喷淋塔适宜的塔内气速—般为2.44~3.66m/s，典型值为3m/s。⑦氧化方式自然氧化速度慢，强制氧化采用多，鼓入空气。⑧控制吸收液过饱和防止系统结垢，加入二水硫酸钙晶种，提供足够的沉积面积，使溶解盐优先沉淀。⑨吸收剂石灰石比石灰容易制备，价格低廉，石灰石的吸收过程中亚硫酸钙的氧化速率远大于石灰吸收，应用更多。⑩添加剂防止结垢和堵塞，提高SO2脱除率，常用的添加剂：己二酸、硫酸镁、氯化钙等。原因：己二酸与石灰或石灰石反应，形成易溶的己二酸钙，避免结垢和堵塞。实际应用中1t石灰石加入1~5kg己二酸钙。