電廠脫硫技術(shù)-二氧化硫的排放與控制

二氧化硫的排放現(xiàn)狀及危害二氧化硫的排放與控制SO2是當(dāng)今人類面臨的主要大氣污染物之一，其2/3以上來源于人類的生產(chǎn)活動(dòng)，其余來源于天然污染源。SO2的主要人為來源與能源消耗有關(guān)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開能源的支持。我國多數(shù)煤種除長焰煤、氣煤和不黏結(jié)煤外，平均含硫率均超過1%，由于具有以煤為主的一次能源構(gòu)成以及煤的發(fā)熱量低、含硫量高的特點(diǎn)，大量的燃煤和煤中較高的含硫量導(dǎo)致大量的SO2排放。1硫氧化物和酸雨的形成2二氧化硫的危害目錄CONTENTSPARTONE硫氧化物和酸雨的形成1煤中硫的存在形態(tài)煤中的硫根據(jù)其存在形態(tài)，可分為有機(jī)硫、無機(jī)硫兩類。有機(jī)硫是指與煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫，如硫醇類化合物(R-SH)、硫醚(R-SR)、二硫醚酸(R-S-S-R)、噻吩類雜環(huán)硫化物和硫醌化合物等。無機(jī)硫是以無機(jī)物形態(tài)存在的硫，通常以晶粒狀態(tài)夾雜在煤中，如硫鐵礦硫和硫酸鹽硫，其中以黃鐵礦硫(FeS2)為主，還有少量的白鐵礦(FeS2)、砷黃鐵礦(FeAsS)、黃銅礦(CuFeS)、石膏(CaSO,·2H.O)、綠礬(FeSO·7H.O)、方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)等。1煤中硫的存在形態(tài)根據(jù)能否在空氣中燃燒，煤中硫又可分為可燃硫和不可燃硫。有機(jī)硫(S)、硫鐵礦(S)和單質(zhì)硫(S)都能在空氣中燃燒，屬可燃硫。在煤燃燒過程中不可燃硫殘留在煤灰中，所以又稱固定硫，硫酸鹽硫(Ss)就屬于固定硫。煤中各種形態(tài)硫的總和稱為全硫。1煤中硫的存在形態(tài)S.(%)<1.01.0~2.02.0~3.03.0~4.04.0~5.0>5.0占總?cè)济毫康谋壤?%)46.335104.71.92.1我國發(fā)電用煤的含硫量SO2經(jīng)液相氧化反應(yīng)生成SO3，被降水洗脫降到地面；01022酸雨的形成SO2經(jīng)氣相氧化并與水汽反應(yīng)生成SO8-，被降水洗脫降到地面；氣態(tài)的SO2被降水吸收，生成HSO3-降到地面。SO2的濕沉降有三條途徑：PARTTOW二氧化硫的危害1SO2天然污染源和人為污染源表1-2SO2天然污染源和人為污染源特點(diǎn)比較SO污染源發(fā)生源特性及影響排放比例天然污染源海洋硫酸鹽鹽霧：缺少氧化的水和土壤釋放的硫酸鹽；細(xì)菌分解的有機(jī)化合物；火山爆發(fā)；森林失火等(1)全球性分布，在廣闊的地區(qū)以低濃度排放在大氣中易于稀釋和被凈化

(2)一般不會(huì)產(chǎn)生酸雨現(xiàn)象，人力無法控制1/3人為污染源石化燃料燃燒占3/4以上；金屬冶煉；石油生產(chǎn)；化工生產(chǎn)；采礦等(1)比較集中，在占地球表面不到1%的城市和工業(yè)區(qū)上空占主導(dǎo)地位。(2)酸雨發(fā)生的主要原因。(3)人力可以控制2/32二氧化硫的危害SO2對人、動(dòng)物造成危害：SO2主要通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，作用于呼吸器官，在呼吸道黏膜上形成亞硫酸和硫酸，刺激人體組織，引起分泌物增加和發(fā)生炎癥，引起或加重呼吸器官的疾病。SO2對植物的危害主要是通過葉面氣孔進(jìn)入植物體，如果其濃度和持續(xù)時(shí)間超過本體的自解機(jī)能就會(huì)破壞植物的正常生理機(jī)能，減緩其生長，降低植物對病蟲害的抵抗力，使葉片發(fā)黃，嚴(yán)重時(shí)大量葉片會(huì)枯萎，導(dǎo)致植物死亡。SO2給人類帶來最嚴(yán)重的問題是酸雨，這是全球性問題。酸雨對環(huán)境的危害最為突出的是使湖泊變?yōu)樗嵝?，?dǎo)致水生物死亡。酸雨對生態(tài)系統(tǒng)的影響及破壞主要表現(xiàn)在使土壤酸化和貧瘠化、農(nóng)作物及森林生長減緩。2二氧化硫的危害二氧化硫的控制技術(shù)二氧化硫的排放與控制自20世紀(jì)60年代起，一些工業(yè)化國家相繼制定了嚴(yán)格的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，限制煤炭燃燒過程中SO2等污染物的排放，這一措施極大地促進(jìn)了SO2控制技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，SO2控制技術(shù)逐漸由實(shí)驗(yàn)室階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用性階段。據(jù)美國環(huán)保署(EPA)1984年統(tǒng)計(jì)，世界各國開發(fā)、研制、使用的SO2控制技術(shù)已達(dá)184種，而目前的數(shù)量已超過200種。這些技術(shù)概括起來可分為三大類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后(煙氣)脫硫。1燃燒前脫硫2燃燒中脫硫目錄CONTENTS3煙氣脫硫PARTONE燃燒前脫硫煤炭轉(zhuǎn)化（煤氣化、液化）煤炭的洗選水煤漿技術(shù)燃燒前脫硫技術(shù)1燃燒前脫硫技術(shù)洗選煤是采用物理、化學(xué)或生物方式對鍋爐使用的原煤進(jìn)行清洗，將煤中的硫部分除脫，使煤得以凈化并生產(chǎn)出不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品。2洗選煤其中煤的物理凈化技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最廣泛的燃燒前脫硫技術(shù)，該法可以從原煤中除去泥土、頁巖和黃鐵礦硫。通過煤的粉碎，使非化學(xué)鍵結(jié)合的不純物質(zhì)與煤脫離，繼而利用構(gòu)成煤的有機(jī)物質(zhì)(煤的基本微觀結(jié)構(gòu))與密度較大的礦物之間相對密度的不同，或利用兩者表面潤濕性、磁性、導(dǎo)電性的不同將它們分離。3煤炭的化學(xué)脫硫方法化學(xué)脫硫方法物理化學(xué)脫硫方法浮選純化學(xué)脫硫方法堿法脫硫氣體脫硫熱解與氫化法脫硫堿法脫硫是在煤中加入KOH、NaOH或Ca(OH)2和苛性堿，在一定的反應(yīng)溫度下使煤中的硫生成含硫化合物。氣體脫硫是在高溫下，用能與煤中黃鐵礦或有機(jī)硫反應(yīng)的氣體處理煤，生成揮發(fā)性含硫氣體，從而脫去煤中的硫。熱解和氫化脫硫是采用炭化、酸浸和氫化脫硫三個(gè)步驟將硫轉(zhuǎn)化為碳化鈣，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為可溶的硫氫化鈣，分離后達(dá)到脫硫的目的。3煤炭的化學(xué)脫硫方法微生物脫硫技術(shù)雖然從本質(zhì)上講也是一種化學(xué)法，但由于其自身的特殊性，可把它單獨(dú)歸為一類。它是把煤粉懸浮在含細(xì)菌的氣泡液中，細(xì)菌產(chǎn)生的酶能促進(jìn)硫氧化成硫酸鹽從而達(dá)到脫硫的目的。目前常用的脫硫細(xì)菌有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、古細(xì)菌、熱硫化葉菌等。4微生物脫硫技術(shù)5煤的氣化煤的氣化是指用水蒸氣、氧氣或空氣作氧化劑，在高溫下與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成H、CO、CH4等可燃混合氣體(稱為煤氣)的過程。煤炭氣化不僅能顯著地提高煤炭利用效率，而且能極大地減少污染物的排放，使煤中的硫化物、氮化物等雜質(zhì)基本上被脫除(脫硫率達(dá)90%~99%)，與直接燃煤相比，民用煤氣可節(jié)煤20%~30%，工業(yè)燃料氣可節(jié)煤15%。與煤氣化相關(guān)的潔凈煤技術(shù)還有整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)、第二代增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC-CC)和燃料電池(FC)等，它們皆以煤炭部分或全部氣化為基本組成部分，通過燃燒或轉(zhuǎn)化煤氣來發(fā)電。5煤的氣化煤炭液化是將煤轉(zhuǎn)化為清潔的液體燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一種先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)。煤炭液化分直接和間接液化兩類。6煤炭液化在國外技術(shù)上已成熟，南非的商業(yè)化間接液化廠一直在生產(chǎn)。直接液化中新開發(fā)的兩種新工藝，即兩段催化加氫液化和煤-油共煉，改善了煤液化的經(jīng)濟(jì)性。PARTTOW燃燒中脫硫燃燒過程中脫硫主要是指當(dāng)煤在爐內(nèi)燃燒的同時(shí),向爐內(nèi)噴入脫硫劑(常用的有石灰石、白云石等),脫硫劑一般利用爐內(nèi)較高溫度進(jìn)行自身煅燒,煅燒產(chǎn)物(主要有CaO、MgO等)與煤燃燒過程中產(chǎn)生的SO2、SO3反應(yīng),生成硫酸鹽和亞硫酸鹽,以灰的形式排出爐外,減少SO2、SO3向大氣的排放,達(dá)到脫硫的目的。1燃燒中脫硫煤粉爐直接噴鈣脫硫技術(shù)型煤固硫技術(shù)流化床燃燒脫硫技術(shù)煤燃燒中脫硫技術(shù)2煤燃燒中脫硫技術(shù)PARTTHREE煙氣脫硫煙氣脫硫(fluegasdesulfurization,FGD)技術(shù)主要是利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的SO2，并使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化合物或硫。0102煙氣脫硫按脫硫的方式和產(chǎn)物的處理形式一般可分為濕法、干法和半干法三類。煙氣脫硫技術(shù)的分類火電廠煙氣脫硫技術(shù)概述FGD是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，是控制酸雨和SO2污染最為有效和主要的技術(shù)手段。1脫硫劑的選取2FGD技術(shù)目錄CONTENTSPARTONE脫硫劑的選取1脫硫劑的選取原則吸收能力高。要求對SO2具有較高的吸收能力，以提高吸收速率，減少吸收劑的用量，減少設(shè)備體積和降低能耗。選擇性能好。要求對SO2吸收具有良好的選擇性能，對其他組分不吸收或吸收能力很低，確保對SO2具有較高的吸收能力。揮發(fā)性低，無毒，不易燃燒，化學(xué)穩(wěn)定性好，凝固點(diǎn)低，不發(fā)泡，易再生，黏度小，比熱容小。1脫硫劑的選取原則不腐蝕或腐蝕性小，以減少設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用。來源豐富，容易得到，價(jià)格便宜。便于處理及操作時(shí)不易產(chǎn)生二次污染。完全滿足上述要求的吸收劑是很難選擇到的，只能根據(jù)實(shí)際情況，權(quán)衡多方面的因素有所側(cè)重地選擇。石灰(CaO)、氫氧化鈣【Ca(OH)2】、碳酸鈣(CaCO3)是FGD較為理想的吸收劑，因而在國內(nèi)外FGD技術(shù)中獲得最廣泛的應(yīng)用。2脫硫劑PARTTOWFGD技術(shù)1按脫硫劑的種類FGD技術(shù)劃分鈣法：以石灰(CaO)、氫氧化鈣【Ca(OH)2】、石灰石(CaCO3)為吸收劑；0102鎂法：以氧化鎂(MgO)、氫氧化鎂【Mg(OH)2】、碳酸鎂(MgCO3)為吸收劑；鈉法：以氫氧化鈉(NaOH)、碳酸鈉(NaCO3)和亞硫酸鈉(Na2SO3)為吸收劑。按脫硫劑的種類劃分,FGD技術(shù)可分為以下幾種:氨法：以氨水(NH3·H20)為吸收劑；0102有機(jī)堿法：以有機(jī)堿為吸收劑。按脫硫劑的種類劃分,FGD技術(shù)可分為以下幾種:1按脫硫劑的種類FGD技術(shù)劃分一種方法根據(jù)吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)將脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干法。另一種方法以脫硫產(chǎn)物的用途為根據(jù)，分為拋棄法和回收法。2電廠脫硫方法濕法FGD技術(shù)概述火電廠煙氣脫硫技術(shù)概述濕法脫硫工藝根據(jù)吸收劑的不同又有多種不同工藝，常見的有石灰石/石灰-石膏法、海水法、氨(NH)法、雙堿法、氫氧化鎂【Mg(OH)2】或MgO法、氫氧化鈉(NaOH)法、WELLMAN-LORD(威爾曼-洛德法)等。其中石灰石/石灰-石膏法由于具有吸收劑資源豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為世界上應(yīng)用最多的一種煙氣脫硫工藝。1脫硫塔和脫硫除塵器2濕法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用目錄CONTENTS3存在的問題及解決方法PARTONE脫硫塔和脫硫除塵器1脫硫塔和脫硫除塵器要求在脫硫塔和脫硫除塵器中，應(yīng)用堿液洗滌含SO2的煙氣，對煙氣中的SO2進(jìn)行化學(xué)吸收。為了強(qiáng)化吸收過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要求：1.氣液間有較大的接觸面積和一定的接觸時(shí)間；2.氣液間擾動(dòng)強(qiáng)烈，吸收阻力小，對SO2的吸收效率高；3.操作穩(wěn)定，要有合適的操作彈性。1脫硫塔和脫硫除塵器要求在脫硫塔和脫硫除塵器中，應(yīng)用堿液洗滌含SO2的煙氣，對煙氣中的SO2進(jìn)行化學(xué)吸收。為了強(qiáng)化吸收過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要求：4.氣流通過時(shí)的壓降要小；5.結(jié)構(gòu)簡單，制造及維修方便，造價(jià)低廉，使用壽命長；6.不結(jié)垢，不堵塞，耐磨損，耐腐蝕；能耗低，不產(chǎn)生二次污染。2吸收塔選取SO2吸收凈化過程，處理的是低濃度SO2煙氣，煙氣量相當(dāng)可觀，要求瞬間內(nèi)連續(xù)不斷地高效凈化煙氣。因而，SO2參加的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為極快反應(yīng)，它們的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)值較大，反應(yīng)在膜內(nèi)發(fā)生，因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔和脫硫除塵器比較合適。2吸收塔選取噴淋塔填料塔噴霧塔板式塔文丘里吸收塔PARTTOW濕法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用1石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程2石灰石-石膏濕法脫硫主要特點(diǎn)脫硫效率高，一般可達(dá)95%以上，鈣的利用率高，可達(dá)90%以上。脫硫吸收劑采用資源豐富、價(jià)廉易得的石灰石，鈣利用率高，鈣硫比較小。石灰石作為脫硫吸收劑其來源廣泛且價(jià)格低廉，便于就地取材。對煤種適應(yīng)性好，煙氣脫硫的過程在鍋爐尾部煙道以后，是獨(dú)立的島不會(huì)干擾鍋爐的燃燒，不會(huì)對鍋爐機(jī)組的熱效率利用率產(chǎn)生任何影響。2石灰石-石膏濕法脫硫主要特點(diǎn)副產(chǎn)品石膏經(jīng)脫水后即可回收，具有較高的綜合利用價(jià)值。脫硫副產(chǎn)品為二水石膏（含水10%），可作石膏板原料或經(jīng)干燥處理后作為水泥緩凝劑，在具備一定條件時(shí)，亦可用于生產(chǎn)紙面石膏板，粉刷石膏，石膏砌塊等，有綜合利用價(jià)值。石灰石