52煙氣脫硫技術(shù)

1、5.2 5.2 煙氣脫硫技術(shù)煙氣脫硫技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 硫循環(huán)與硫排放硫循環(huán)與硫排放硫是地殼中第六大豐富的元素，主要以硫酸硫是地殼中第六大豐富的元素，主要以硫酸鹽的形式存在；鹽的形式存在；大氣中的含硫化合物主要包括大氣中的含硫化合物主要包括h2s、so2、so3；火山爆發(fā)、天然原始微生物火山爆發(fā)、天然原始微生物活動；活動；燃料燃燒、金屬冶煉燃料燃燒、金屬冶煉；天然氣：以天然氣：以h2s 的形式存在；的形式存在；石油燃料及油巖：有機(jī)硫形式存在；石油燃料及油巖：有機(jī)硫形式存在；石油制品：濃縮在高沸點(diǎn)組分中；石油制品：濃縮在高沸點(diǎn)組分中；煤：以細(xì)的黃鐵礦（煤：以細(xì)的黃鐵礦（fes2）晶體形式或有機(jī)）晶

2、體形式或有機(jī)硫形式存在。硫形式存在。22soso 二氧化硫二氧化硫-排入大氣排入大氣-沉降（干沉降或濕沉沉降（干沉降或濕沉降）降）-大部分落入海洋大部分落入海洋-變成變成陸地物質(zhì)陸地物質(zhì)的一部分的一部分-最終進(jìn)入最終進(jìn)入-被人類采掘利用。被人類采掘利用。32242cacoso0.5ocasoco 人人為為活活動動是是造造成成so2大大量量排排放放的的主主要要原原因因大大部部分分so2的的控控制制方方法法都都可可以以用用以以下下反反應(yīng)應(yīng)表表示示32242cacoso0.5ocasoco 人人為為活活動動是是造造成成so2大大量量排排放放的的主主要要原原因因大大部部分分so2的的控控制制方方法法都

3、都可可以以用用以以下下反反應(yīng)應(yīng)表表示示關(guān)注熱點(diǎn)關(guān)注熱點(diǎn)早期早期局地環(huán)境中二氧化硫的濃度升高局地環(huán)境中二氧化硫的濃度升高近近100年來年來二氧化硫等酸性氣體導(dǎo)致的酸沉降二氧化硫等酸性氣體導(dǎo)致的酸沉降最近最近二氧化硫等氣態(tài)污染物形成的二次微細(xì)粒子二氧化硫等氣態(tài)污染物形成的二次微細(xì)粒子我國我國so2排放的行業(yè)特點(diǎn)排放的行業(yè)特點(diǎn)0 0101020203030404050506060百分比（%）百分比（%）電力電力化工化工水泥水泥食品食品機(jī)械機(jī)械造紙?jiān)旒埵图庸な图庸せw化纖橡膠橡膠塑料塑料印刷業(yè)印刷業(yè)行 業(yè)行 業(yè)1995年我國各工業(yè)行業(yè)so1995年我國各工業(yè)行業(yè)so2 2排放占行業(yè)排放總量的百分比

4、示意圖排放占行業(yè)排放總量的百分比示意圖 g/m3050100150200250wulumuqilanzhouyinchuanxianzhengzhoutaiyuanhuhoutjinanshijzbeijingtianjingshenyangchangchunharbinwho standard050100150200250chengdukunmingchongqingguiyangnanningchangshawuhanguangzhounanchanghefeinanjingfuzhouhangzhoushanghaiwho standard g/m30%5%10%15%20%25%30%

5、35%40%8060-8040-6020-400-20酸雨頻率城市比例 80 6080 4060 20400201999年全國城市酸雨的頻率統(tǒng)計(jì)年全國城市酸雨的頻率統(tǒng)計(jì)1999年統(tǒng)計(jì)年統(tǒng)計(jì)264個城市，降水年均個城市，降水年均ph范圍在范圍在4.04 7.24，年均年均ph低于低于5.6的城市有的城市有98個，占統(tǒng)計(jì)城市的個，占統(tǒng)計(jì)城市的37.12%20世紀(jì)世紀(jì)90年代末我國酸雨區(qū)域分布年代末我國酸雨區(qū)域分布2009第二節(jié)第二節(jié) 燃燒前燃料脫硫燃燒前燃料脫硫煤炭的固態(tài)加工煤炭的固態(tài)加工物理選煤：根據(jù)物理性質(zhì)差異分選，如重力分選物理選煤：根據(jù)物理性質(zhì)差異分選，如重力分選化學(xué)選煤：借助化學(xué)反應(yīng)時煤

6、中有用成分富集；化學(xué)選煤：借助化學(xué)反應(yīng)時煤中有用成分富集； 堿處理、氧化法、溶劑萃取堿處理、氧化法、溶劑萃取物理化學(xué)選煤：依據(jù)礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)差異物理化學(xué)選煤：依據(jù)礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)差異分選；分選；微生物洗煤：利用微生物溶浸硫微生物洗煤：利用微生物溶浸硫我國以物理選煤為主。跳汰占我國以物理選煤為主。跳汰占59%、重介質(zhì)選煤占、重介質(zhì)選煤占23%、浮、浮選占選占14%1995年我國煤炭洗選能力年我國煤炭洗選能力3.8108t，入洗量，入洗量2.8108t ，入洗，入洗率率22%。煤炭的轉(zhuǎn)化煤炭的轉(zhuǎn)化 采用空氣、氧氣、采用空氣、氧氣、co2和水蒸氣作為和水蒸氣作為移動床、流化床和氣流床三種移

7、動床、流化床和氣流床三種h2、co和和ch4等可燃混合氣體，等可燃混合氣體，以以h2s形式存在。形式存在。n通過化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料或化工原通過化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料或化工原料等液體產(chǎn)品料等液體產(chǎn)品n液化工藝：直接液化、間接液化、煤油共液化工藝：直接液化、間接液化、煤油共煉煉n直接液化：高溫高壓（直接液化：高溫高壓（400和和10mpa以以上）、催化劑和溶劑作用下，加氫裂解，上）、催化劑和溶劑作用下，加氫裂解，轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程。轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程。高溫高壓（高溫高壓（400和和10mpa以以上）、催化劑和溶劑作用下，加氫裂解，上）、催化劑和溶劑作用下，加氫裂解，轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程

8、。轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程。煤氣化產(chǎn)生合成氣（煤氣化產(chǎn)生合成氣（co、h2）-一定溫度和壓力下一定溫度和壓力下-定向催化定向催化-液體烴液體烴類燃料或化工產(chǎn)品。類燃料或化工產(chǎn)品。費(fèi)費(fèi)-托合成法、甲醇轉(zhuǎn)化制汽油法（托合成法、甲醇轉(zhuǎn)化制汽油法（mtg）在催化劑作用下通過高壓加氫反應(yīng)，切斷碳在催化劑作用下通過高壓加氫反應(yīng)，切斷碳與硫的化學(xué)鍵，使氫與硫作用形成與硫的化學(xué)鍵，使氫與硫作用形成h2s從重從重油中分離，用吸收法除去。油中分離，用吸收法除去。直接脫硫和間接脫硫直接脫硫和間接脫硫重油脫硫重油脫硫第三節(jié)第三節(jié) 流化床燃燒脫硫流化床燃燒脫硫流化床燃燒技術(shù)流化床燃燒技術(shù)氣流速度介于臨界速度和輸送速度之間，

9、氣流速度介于臨界速度和輸送速度之間，煤粒保持流化狀態(tài)煤粒保持流化狀態(tài)鼓泡流化床和循環(huán)流化床鼓泡流化床和循環(huán)流化床常壓流化床和增壓流化床常壓流化床和增壓流化床流化床燃燒脫硫流化床燃燒脫硫循環(huán)流化床循環(huán)流化床石灰石（石灰石（caco3）、）、 白云石（白云石（caco3mgco3）caso4的摩爾體積大于的摩爾體積大于caco3，由于孔隙堵塞，由于孔隙堵塞，cao不可能完全轉(zhuǎn)化為不可能完全轉(zhuǎn)化為caso432224cacocaoco1caosoocaso2 流化床脫硫的化學(xué)過程流化床脫硫的化學(xué)過程孔隙堵塞后，氣體反應(yīng)物必須通過產(chǎn)物層才能達(dá)孔隙堵塞后，氣體反應(yīng)物必須通過產(chǎn)物層才能達(dá)到反應(yīng)界面，而固相

10、到反應(yīng)界面，而固相caso4對氣體的擴(kuò)散阻力很對氣體的擴(kuò)散阻力很大，影響硫酸鹽化反應(yīng)速率。大，影響硫酸鹽化反應(yīng)速率。1.鈣硫比鈣硫比2.煅燒溫度煅燒溫度3.脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)脫硫劑的顆粒尺寸和孔隙結(jié)構(gòu)4.脫硫劑種類脫硫劑種類流化床燃燒脫硫的影響因素流化床燃燒脫硫的影響因素表示脫硫劑用量的指標(biāo)，影響最大的性能表示脫硫劑用量的指標(biāo)，影響最大的性能參數(shù)參數(shù)脫硫率（脫硫率（ ）可以用可以用ca/s（r）近似表達(dá)）近似表達(dá)1 exp()mr m綜合影響參數(shù) 存在最佳脫硫溫度范圍存在最佳脫硫溫度范圍 溫度低時，孔隙量少、孔徑小，反應(yīng)被限溫度低時，孔隙量少、孔徑小，反應(yīng)被限制在顆粒外表面制在顆粒外表

11、面 溫度過高，溫度過高，caco3的燒結(jié)作用變得嚴(yán)重，的燒結(jié)作用變得嚴(yán)重，孔隙消失孔隙消失顆粒尺寸小于臨界尺寸時發(fā)生揚(yáng)析，并非顆粒尺寸小于臨界尺寸時發(fā)生揚(yáng)析，并非越小越好越小越好顆粒孔隙結(jié)構(gòu)應(yīng)有適當(dāng)?shù)目讖酱笮?，既保顆?？紫督Y(jié)構(gòu)應(yīng)有適當(dāng)?shù)目讖酱笮?，既保證一定孔隙容積，又保證孔道不易堵塞證一定孔隙容積，又保證孔道不易堵塞白云石的孔徑分布和低溫煅燒性能好，但白云石的孔徑分布和低溫煅燒性能好，但易發(fā)生爆裂揚(yáng)析，且用量大于石灰石近兩易發(fā)生爆裂揚(yáng)析，且用量大于石灰石近兩倍倍四、脫硫劑的再生四、脫硫劑的再生不同溫度下的再生反應(yīng)不同溫度下的再生反應(yīng)4224222casococaocosocasohcaoh o

12、so 1100oc以上（一級再生法）4224222casococaocosocasohcaoh oso 1100oc以上（一級再生法）42422caso4cocas4cocaso4hcas4h o 870930oc（二級再生法）42422caso4cocas4cocaso4hcas4h o 870930oc（二級再生法）2232cash ococacoh s 540700oc2232cash ococacoh s 540700oc冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，so2濃度通濃度通常常240反應(yīng)反應(yīng)1為放熱反應(yīng)，溫度低時轉(zhuǎn)化率高為放熱反應(yīng)，溫度低時轉(zhuǎn)化率高一般采用多層

13、催化床層，并采用段間一般采用多層催化床層，并采用段間冷卻提高轉(zhuǎn)化率冷卻提高轉(zhuǎn)化率22332241sooso2soh oh so 第五節(jié)第五節(jié) 低濃度低濃度so2煙氣脫硫煙氣脫硫燃燒直接排放燃燒直接排放so2濃度通常濃度通常10-410-3數(shù)量級數(shù)量級由于由于so2濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫通常濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫通常比較昂貴比較昂貴按脫硫產(chǎn)物處置方式分：按脫硫產(chǎn)物處置方式分：拋棄法和再生法拋棄法和再生法按脫硫產(chǎn)物狀態(tài)分：按脫硫產(chǎn)物狀態(tài)分：濕法、干法、半干法濕法、干法、半干法1.石灰石石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)目前應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)目前應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)影

14、響脫硫的工藝參數(shù)：影響脫硫的工藝參數(shù)：ph、液氣比、鈣硫比、液氣比、鈣硫比、氣流速度、漿液的固體含量、氣流速度、漿液的固體含量、so2濃度、吸收濃度、吸收塔結(jié)構(gòu)塔結(jié)構(gòu)設(shè)備腐蝕設(shè)備腐蝕結(jié)垢和堵塞結(jié)垢和堵塞除霧器堵塞除霧器堵塞脫硫劑的利用率脫硫劑的利用率液固分離液固分離固體廢物的處理處置固體廢物的處理處置化石燃料燃燒的煙氣中含有多種微量成分；化石燃料燃燒的煙氣中含有多種微量成分；在酸性條件下，對金屬腐蝕性相當(dāng)強(qiáng)；在酸性條件下，對金屬腐蝕性相當(dāng)強(qiáng)；（針對氯化物）（針對氯化物）在脫硫系統(tǒng)中排在脫硫系統(tǒng)中排出適量廢水，補(bǔ)充清水。出適量廢水，補(bǔ)充清水。濕干結(jié)垢，即因溶液或料漿中水分蒸發(fā)而沉積濕干結(jié)垢，即因

15、溶液或料漿中水分蒸發(fā)而沉積ca(oh)2或或caco3沉積或結(jié)晶析出；沉積或結(jié)晶析出；so42-和和ca2+積在局部達(dá)到過飽和。積在局部達(dá)到過飽和。吸收塔中保證吸收塔中保證霧化噴嘴并不能產(chǎn)生尺寸完全均一的霧滴；霧化噴嘴并不能產(chǎn)生尺寸完全均一的霧滴；霧滴大小存在尺寸分布；霧滴大小存在尺寸分布；較小霧滴會被氣流夾帶，進(jìn)入煙道，腐蝕和堵較小霧滴會被氣流夾帶，進(jìn)入煙道，腐蝕和堵塞煙道；塞煙道；除霧器保持清潔；采用高速噴嘴或多種除霧器保持清潔；采用高速噴嘴或多種形式的除霧器（折流板型等）形式的除霧器（折流板型等）脫硫產(chǎn)物：亞硫酸鹽和硫酸鹽；脫硫產(chǎn)物：亞硫酸鹽和硫酸鹽；沉積在脫硫劑顆粒表面，堵塞顆粒溶解通

16、道；沉積在脫硫劑顆粒表面，堵塞顆粒溶解通道；導(dǎo)致脫硫劑來不及溶解和反應(yīng)就隨產(chǎn)物排出；導(dǎo)致脫硫劑來不及溶解和反應(yīng)就隨產(chǎn)物排出；保持脫硫液在循環(huán)池中的停留時間在保持脫硫液在循環(huán)池中的停留時間在5-10min半水亞硫酸鈣：較細(xì)的片狀晶體，難以分離，半水亞硫酸鈣：較細(xì)的片狀晶體，難以分離，不符合填埋要求；不符合填埋要求；二水硫酸鈣：大的圓形晶體，易于析出和過濾二水硫酸鈣：大的圓形晶體，易于析出和過濾煤中的汞燃燒最終被漿液捕集而進(jìn)入石膏中；煤中的汞燃燒最終被漿液捕集而進(jìn)入石膏中；影響脫硫的工藝參數(shù)：影響脫硫的工藝參數(shù)：ph、液氣比、鈣硫比、液氣比、鈣硫比、氣流速度、漿液的固體含量、氣流速度、漿液的固體含

17、量、so2濃度、吸收濃度、吸收塔結(jié)構(gòu)塔結(jié)構(gòu)ph的影響的影響ca2+的形成機(jī)理不同，石灰石和石灰法脫硫的形成機(jī)理不同，石灰石和石灰法脫硫的的ph也不相同；也不相同；ph值較高時，值較高時， 2.改進(jìn)的石灰石改進(jìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫石灰濕法煙氣脫硫（1）加入己二酸的石灰石濕法煙氣脫硫）加入己二酸的石灰石濕法煙氣脫硫n己二酸抑制氣液界面上己二酸抑制氣液界面上so2溶解造成的溶解造成的ph值降低，加速液相傳質(zhì)值降低，加速液相傳質(zhì)n己二酸鈣的存在增加了液相與己二酸鈣的存在增加了液相與so2的反的反應(yīng)能力應(yīng)能力n降低鈣硫比降低鈣硫比2.改進(jìn)的石灰石改進(jìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫石灰濕法煙氣脫硫（2）

18、加入硫酸鎂的石灰石濕法煙氣脫硫）加入硫酸鎂的石灰石濕法煙氣脫硫n添加硫酸鎂改進(jìn)溶液化學(xué)性質(zhì)，添加硫酸鎂改進(jìn)溶液化學(xué)性質(zhì)，so2以以可溶性鹽的形式被吸收，解決結(jié)垢問題可溶性鹽的形式被吸收，解決結(jié)垢問題機(jī)理機(jī)理i.so2與水反應(yīng)形成與水反應(yīng)形成h2so3ii.mgso4溶解，溶解，h2so3與與mg反應(yīng)生成反應(yīng)生成mgso3中性離子對中性離子對mgso30iii.mgso30與與h2so3反應(yīng)反應(yīng)iv.在在存在情況下，存在情況下， mgso3再生再生v.沉降反應(yīng)沉降反應(yīng)2.改進(jìn)的石灰石改進(jìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫石灰濕法煙氣脫硫（3）雙堿法煙氣脫硫）雙堿法煙氣脫硫n用用吸收吸收so2，后，后用石灰或石灰石再生吸收液，將用石灰或石灰石再生吸收液，將so2以以形式沉淀析出，得到較高形式沉淀析出，得到較高純度的石膏，再生后溶液返回吸收系統(tǒng)循純度的石膏，再生后溶液返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。環(huán)使用。n解決結(jié)垢問題和提高解決結(jié)垢問題和提高so2的利用率的利用率3.噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)一種濕干法脫硫工藝，市場份額僅次于濕一種濕干法脫硫工藝，市場份額僅次于濕鈣法鈣法脫硫過程脫硫過程nso2被霧化的被霧化的ca(oh)2漿液或漿液或na2co3溶液溶液吸收吸收n溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢