石灰石―石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究

毕业论文论文题目：石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究学生姓名：学号：系别：化学工程系班级：指导教师：2008年12月03日石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第1页目录一、摘要……………………………………………………………………………二、本课题研究的意义与目的………………………………………………………三、本课题研究的内容………………………………………………………………第一章文献综述…………………………………………………………………1.1前言………………………………………………………………………………1.2二氧化硫(Sulfurdioxide)简述……………………………………………1.2.1二氧化硫物化性质……………………………………………………………1.2.2二氧化硫来源及带来的危害…………………………………………………1.2.3相关标准………………………………………………………………………1.3石灰石简述………………………………………………………………………1.3.1石灰石物化性质………………………………………………………………1.3.1石灰石的来源及用途…………………………………………………………1.4石膏简述…………………………………………………………………………1.4.1石膏物化性质…………………………………………………………………1.4.2石膏的来源及用途1.5国内外烟气脱硫技术综述………………………………………………………1.5.1国外烟气脱硫技术发展和应用现状…………………………………………1.5.2国内烟气脱硫技术发展和应用现状…………………………………………第二章常用烟气脱硫技术介绍与比较………………………………………2.1湿法烟气脱硫技术………………………………………………………………2.1.2氨法………………………………………………………………………2.1.2氧化镁法………………………………………………………………………2.1.3海水脱硫法2.2半干法烟气脱硫技术……………………………………………………………2.2.1喷雾干燥法……………………………………………………………………2.3干法烟气脱硫技术………………………………………………………………2.3.1电子射线辐射法………………………………………………………………第三章石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺…………………………………石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第2页3.1石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理…………………………………………3.2石灰石—石膏法烟气脱硫工艺流程……………………………………………3.3工艺系统…………………………………………………………………………3.3.1吸收剂制备系统………………………………………………………………3.3.2烟气及SO2吸收系统…………………………………………………………3.3.3石膏处理系统…………………………………………………………………3.3.4FGD装置用水系统……………………………………………………………3.3.7脱硫废水处理系统……………………………………………………………3.3.6压缩空气系统…………………………………………………………………3.3石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺特性…………………………………………3.4影响石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺的因素分析……………………………3.4.1吸收塔洗涤浆液的PH…………………………………………………………3.4.2吸收塔内的液气比……………………………………………………………3.4.3烟速和烟气温度………………………………………………………………3.4.4钙硫比…………………………………………………………………………3.4.5石灰石浆液颗粒细度…………………………………………………………3.4.6石膏过饱和度…………………………………………………………………3.4.7浆液停留时间…………………………………………………………………3.5石灰石—石膏法烟气脱硫存在的问题的及解决思路…………………………3.5.1结垢和堵塞……………………………………………………………………3.5.2腐蚀及磨损……………………………………………………………………3.5.3“白烟”现象…………………………………………………………………3.5.4富液处理………………………………………………………………………第四章结论与展望…………………………………………………………4.1结论………………………………………………………………………………4.2存在的问题及研究展望…………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第3页一、摘要本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。二、本课题研究的意义与目的环境问题是关系到经济可持续发展的大问题，保持人类耐以生存的自然和生态环境已经引起世界各国的广泛关注。我国是一个燃煤大国，大量含硫煤炭的燃烧导致很多地区的大气中含有相当浓度的SO2。二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。1988年世界卫生组织和联合国环境规划署公布的调查报告中指出：根据15年来60多个国家监测获得的统计资料显示，由人类制造排放的SO2每年达180Mt，比烟尘等悬浮粒子100Mt还多，已成为大气环境的第一大污染物。SO2和酸雨污染的主要来源是金属冶炼工业（包括铁及有色金属铜、锌和铅等）和能源工业（包括煤、石油和天然气），尤其是燃煤火力发电厂和工业锅炉。在我国，燃煤SO2排放量占总SO2排放量的85%以上。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%，约相当于年耗煤1Gt，其中84%以上是通过燃烧方法利用的，煤燃烧产生的SO2的废气，成为大气污染最主要的根源。因此，我国城市的污染主要为煤烟型污染。根据环境保护部门测定，1995年全国煤炭消耗量1.28Gt，SO2排放量达23.7Mt，超过美国目前的21Mt，成为世界SO2排放的第一大国。1998年，由于电力行业增长减缓，国家环境监测总站公布的SO2排放量降为20.91Mt，酸雨造成的各项损失超过1100亿元，相当于1tSO2的污染损失超过5000亿元。根据国家环保局1989年中国环境状态公报，全国城市SO2年日均浓度的平均值为105ug/m3，南方和北方城市年日平均浓度分别为119ug/m3和193ug/m3，均超过国家大气质量二级标准。因此，控制SO2和酸雨污染一直是我国环保工作的中心任务之一。另一方面，SO2是生产硫酸和一系列重要化肥的必要原料。我国是一个人口大国，也是农业大国，更是化肥大国。据报载，2005年，我国的合成氨年需求量达33Mt，磷肥需求量10Mt。硫酸是生产磷肥的主要原料之一，目前我国的年产量超过23MT，等同于SO215Mt。近年来，由于我国的硫资源相对缺乏，为满足磷肥增长的需要，大量进口硫磺。1999年我国进口硫磺总量突破2.5Mt，相当于SO25Mt。此外，1999年的磷肥进口量为5Mt，相当于进口硫酸6Mt，折合石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第4页SO24Mt。到2005年，我国进口的硫资源折合SO2将超过10Mt。加上国内自产的SO2，我国化肥行业需要的SO2将超过20Mt/a。一方面，SO2排放大于20Mt，白白浪费，还超成了极大的、每年超过1100亿元的酸雨损失；另一方面，SO2需求20Mt，还花费巨额外汇进口。因此，“友好”地对待SO2，将其回收，对我国也具有十分重要的意义。随着国民经济的快速增长，工业的快速发展以及人类对大自然保护要求的不断提高，为了保护我们的生存空间，节约能源、降低消耗，治理并防止二氧化硫烟气污染成为迫在眉睫的工作。烟气治理，温室效应造成的严重害，世人瞩目。烟气治理的除尘、脱硫一体化，以废治害、以害制害，综合利用、综合开发，是降低脱除SO2成本的最有效途径。我国是煤炭消费大国，随着煤炭消费不断增长，燃煤排放的SO2也不断增加，连续多年超过两千万吨，位居世界首位。治理SO2排放是当前我国环境保护工作的一件大事。2005年，中国二氧化硫排放总量约为2500万吨，已成为世界上二氧化硫排放量最多的国家。我国的一次能源消费一直以来都是以煤为主2000年我国一次能源消耗中煤的比例为63%，大量的煤炭燃烧导致SO2排放造成了严重的大气污染，SO2危害人体健康，会引起严重的呼吸系统疾；对植物的生理机能也会造成破坏,减缓农作物及森林生长；同时使土壤湖水酸化、抑制鱼虾生长SO2形成的酸雨腐蚀桥梁、建筑和材料。2000年我国SO2排放为1995万吨，居世界第一。现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区，酸雨面积大约占国土资源的30%，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达千亿元。随着我国经济建设的发展，能源消耗进一步加大，二氧化硫的排放总量将持续增长，要采取有效削减措施，减少酸雨污染，必须对燃煤设施安装烟气脱硫设备。石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第5页三、本课题研究的内容本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。①工艺路线（基本原理）：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)22CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2②工艺流程方框图如下：③工艺系统：主要分析了吸收剂制备系统、烟气及SO2吸收系统、石膏处理系统、FGD装置用水系统、脱硫废水处理系统、压缩空气系统等系统。④影响因素：主要分析了吸收塔洗涤浆液的PH、吸收塔内的液气比、烟速和烟气温度、钙硫比、石灰石浆液颗粒细度、石膏过饱和度、浆液停留时间等影响因素。⑤脱硫石膏的运用与发展：主要介绍了石膏在各方面在一些用途，以及石膏用于制硫酸的思路。吸收塔预破碎机旋流站湿式球磨机旋流器石灰石浆液箱工艺水箱气气热交换器石膏浆液箱真空皮带过滤机石膏仓烟囱石灰石仓石灰石氧化空气工业水含硫烟气石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺研究共37页第6页第一章文献综述1.1前言二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。目前，国内外处理低浓度二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、吸附法、催化法及电子束法等。但由于受到技术可靠性、经济合理性、及行业生产特点等限制，当前比较成熟且广泛运用的方法主要有三种，即氨法、钙法和钠法。氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底。钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气，技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。钠法是使用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、设备简单、操作方便等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高。上述工艺普遍存在以下几个共同的问题：①脱硫设备的工程投资较大。②脱硫过程中的副产物难利用。③高额的环保运行费用使生产企业不堪重负。针对传统脱硫方法存在的缺陷，本文阐述了主要钙法在处理低浓度二氧化硫烟气领域的新工艺、新技术，这些新工艺的一个基本出发点是既解决了烟气排放问题，又综合回收了资源，达到以废治