第5章气态污染物控制技术基础.pptx
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第五章气态污染物控制技术二
（三）吸附平衡
1、定义：由于吸附过程的一种可逆过程，在吸 定义：由于吸附过程的一种可逆过程， 附质被吸附的同时， 附质被吸附的同时，部分已被吸附的物质由于 分子的热运动而脱离固体表面回到气相中去， 分子的热运动而脱离固体表面回到气相中去， 当吸附速度与脱附速度相等时，达到了～。 当吸附速度与脱附速度相等时，达到了～。 特点：达到吸附平衡时，吸附过程仍在进行， 2、特点：达到吸附平衡时，吸附过程仍在进行， 但被吸附物质的量不再增加， 但被吸附物质的量不再增加，可以说吸附剂失 去了吸附能力，必须进行再生。 去了吸附能力，必须进行再生。
（三）流化床吸附器 1、工作过程： 在设备中，流体以不同的流速通过细颗粒固 定床层时，出现流化状态，颗粒悬浮于气体之 中，并上下浮沉，达到净化效果。 2、分类：按照流化体系分 （1）气固、液固流化床。 （2）气、液、固三相流化床。 3、优点： （1）由于流体与固体的强烈搅动，大大强化 可传质系数。 （2）由于采用小颗粒吸附剂，并处于运动状 态，从而提高了界面的传质速率，使其 适宜于净化大气量的污染废气。 （3）由于传质速率的提高，使吸附床的体积 减小。 （4）由于强烈的搅拌的混合，使床层吸附与再生工艺过程连续化操作。 4、缺点： 炭粒经机械磨损造成吸附剂的损耗。
一、吸附法基本原理
（一）物理吸附和化学吸附 根据吸附过程中吸附剂和吸附质之间作用力的不同来 划分： 1、物理吸附：在吸附过程中，当吸附剂和吸附质之间的 作用力是范德华力（或静电引力）时，称为～。 特点： （1）吸附剂和吸附质间不发生化学反应。 （2）吸附过程进行较快，参与吸附的各相之间迅速达到 平衡。 （3）物理吸附是种放热过程，其吸附热较小，相当于被 吸附气体的升华热，一般为20kJ／mol左右。 （4）吸附过程可逆，无选择性
气态污染物控制技术基础
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气态污染物控制技术基础知识
气态污染物控制技术基础知识
第一节 气体扩散
气态污染物脱除过程的单元操作
➢ 流体输送 ➢ 热量传递 ➢ 质量传递
气体扩散过程
➢分子扩散－分子运动引起的 ➢湍流扩散－流体质点运动引起的
气体扩散
气体在气相中的扩散（Gilliland 方程）
气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 P236 ➢ 影响因素：
例如：填料吸收塔，筛板吸收塔，泡沫吸收塔等。 ③ 有外部能量引入的吸收设备
例如：带有机械搅拌的卧式吸收器，喷洒式吸收器等。
.常用吸收设备
吸收设备
喷淋塔
吸收设备
吸收设备
吸收设备
喷淋塔的主要操作、技术要求
压力损失
通常为100～200Pa／m塔高。
空塔气流速度
为液滴沉降速度的50％，一般取0.6-1.2m／s。
吸收系数的获取
➢ 实验测定；经验公式计算；准数关联计算
常用吸收系数经验式
界面浓度的计算
作图法
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
操作线方程
物理吸收
操作线、平衡线和吸收推动力
物理吸收
最小液气比
（平衡线上凸）
吸收塔的最小液气比
物理吸收
填料塔高度计算
水吸收SO 的平衡线和操作线 2
支承板的开孔率为0.35～0.45， 限位板的开孔率为0.8～0.9； 填料的静止床层高为0.2～0.3m； 小球应质轻、耐磨、耐腐蚀、耐高湿，直径为25～40mm。 空塔气速一般为2－6m／s。
湍球塔的优缺点
优点：气流速度高、处理能力大，设备体积小，吸收效率高。 缺点：有一定程度的返混，阻力大，小球的材质存在问题。
第一节 气体扩散
气态污染物脱除过程的单元操作
➢ 流体输送 ➢ 热量传递 ➢ 质量传递
气体扩散过程
➢分子扩散－分子运动引起的 ➢湍流扩散－流体质点运动引起的
气体扩散
气体在气相中的扩散（Gilliland 方程）
气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 P236 ➢ 影响因素：
例如：填料吸收塔，筛板吸收塔，泡沫吸收塔等。 ③ 有外部能量引入的吸收设备
例如：带有机械搅拌的卧式吸收器，喷洒式吸收器等。
.常用吸收设备
吸收设备
喷淋塔
吸收设备
吸收设备
吸收设备
喷淋塔的主要操作、技术要求
压力损失
通常为100～200Pa／m塔高。
空塔气流速度
为液滴沉降速度的50％，一般取0.6-1.2m／s。
吸收系数的获取
➢ 实验测定；经验公式计算；准数关联计算
常用吸收系数经验式
界面浓度的计算
作图法
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
操作线方程
物理吸收
操作线、平衡线和吸收推动力
物理吸收
最小液气比
（平衡线上凸）
吸收塔的最小液气比
物理吸收
填料塔高度计算
水吸收SO 的平衡线和操作线 2
支承板的开孔率为0.35～0.45， 限位板的开孔率为0.8～0.9； 填料的静止床层高为0.2～0.3m； 小球应质轻、耐磨、耐腐蚀、耐高湿，直径为25～40mm。 空塔气速一般为2－6m／s。
湍球塔的优缺点
优点：气流速度高、处理能力大，设备体积小，吸收效率高。 缺点：有一定程度的返混，阻力大，小球的材质存在问题。
气态污染物控制技术
• 水平表面吸收器、液膜吸收器、填料塔
– 鼓泡式吸收器
• 鼓泡式吸收器中气体以气泡形式分散于液体吸收剂中。 • 板式塔、鼓泡塔
– 喷洒式吸收器
• 吸收器中液体以液滴形式分散于气体中。 • 喷洒吸收塔、喷射吸收塔和文丘里吸收塔
5.1.1 吸收法
5.1.1 吸收法
喷淋塔
填料塔
5.1.1 吸收法
5.1.1 吸收法
利用吸收剂 将混合气体 中的一种或 多种组分有 选择地吸收 分离过程
吸附法 催催化化转化化法法 燃烧法 冷凝法
由于固体表面 上存在着分子 引力或化学键 力，能吸附分 子并浓集于固
体表面上
利用催化剂的 催化作用，将 废气中的有害 物质转变为无 害或易于去除 物质的方法
无害物对含有 可燃性有害组 分的混合气体 进行氧化燃烧 或高温分解， 使有害组分转 化为无害物
• 浸渍法 • 混捏法 • 共沉淀法
5.1.3 催化转化法
• 二、催化反应器 • 固定床反应器
– 优点:
• 流体接近于平推流，返混小，反应速度较快 • 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用 • 停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转
化率
– 缺点:
• 传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点) • 催化剂更换需停产进行
– 吸收分为：物理吸收和化学吸收。
– 吸收平衡：C = H p
g
L
5.1.1 吸收法
• 吸收流程
– 按吸收剂与废气在吸收设备中的流动方向分为： • 逆流操作 • 并流操作 • 错流操作
– 按吸收剂的再生与否 • 非循环过程 • 循环过程
5.1.1 吸收法
• 二、吸收剂
– 常用吸收剂
– 鼓泡式吸收器
• 鼓泡式吸收器中气体以气泡形式分散于液体吸收剂中。 • 板式塔、鼓泡塔
– 喷洒式吸收器
• 吸收器中液体以液滴形式分散于气体中。 • 喷洒吸收塔、喷射吸收塔和文丘里吸收塔
5.1.1 吸收法
5.1.1 吸收法
喷淋塔
填料塔
5.1.1 吸收法
5.1.1 吸收法
利用吸收剂 将混合气体 中的一种或 多种组分有 选择地吸收 分离过程
吸附法 催催化化转化化法法 燃烧法 冷凝法
由于固体表面 上存在着分子 引力或化学键 力，能吸附分 子并浓集于固
体表面上
利用催化剂的 催化作用，将 废气中的有害 物质转变为无 害或易于去除 物质的方法
无害物对含有 可燃性有害组 分的混合气体 进行氧化燃烧 或高温分解， 使有害组分转 化为无害物
• 浸渍法 • 混捏法 • 共沉淀法
5.1.3 催化转化法
• 二、催化反应器 • 固定床反应器
– 优点:
• 流体接近于平推流，返混小，反应速度较快 • 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用 • 停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转
化率
– 缺点:
• 传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点) • 催化剂更换需停产进行
– 吸收分为：物理吸收和化学吸收。
– 吸收平衡：C = H p
g
L
5.1.1 吸收法
• 吸收流程
– 按吸收剂与废气在吸收设备中的流动方向分为： • 逆流操作 • 并流操作 • 错流操作
– 按吸收剂的再生与否 • 非循环过程 • 循环过程
5.1.1 吸收法
• 二、吸收剂
– 常用吸收剂
气态污染物的治理技术.ppt
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
5．冷凝法
• 在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，采用降低废气 温度或提高废气压力的方法，使一些易于凝结的有害 气体或蒸汽态的污染物冷凝成液体并从废气中分离出 来。
• 冷凝法对废气的净化程度与冷却温度有关，冷却温度 愈低，对易凝结组分的清除程度愈高。
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③助催化剂
• 是改善催化剂活性及热稳定等性能的填加 物。
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催化方法的特点
• 净化效率较高，受废气中污染物浓度影响 较小，无需将污染物与主气流分离，避免 了二次污染。但催化剂价格较贵，操作要 求较高，废气中的有害物质很难作为有用 物质进行回收等。
吸附剂、吸附质
• 具有吸附作用的固体物质称为吸附剂，被 吸附的气体组分称为吸附质。
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吸附平衡
• 吸附过程是可逆过程，在吸附质被吸附的同时，部分 已被吸附的吸附质分子还可因分子的热运动而脱离固 体表面回到气相中去，这种现象称为脱附。当吸附速 度与脱附速度相等时，就达到了吸附平衡，达到平衡 时，吸附剂丧失了吸附能力。
石灰石/石膏烟气脱硫工艺示意图
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B、曾经遇到的困难 • （1）腐蚀，Cl的腐蚀引出一部分外排，减少腐蚀。
（2）Ca的结垢，沉积CaSO4加入添加剂。 （3）除雾器堵塞，有雾沫夹带造成。 （4）低的利用率。 （5）气固分离。 （6）脱硫渣的利用。 （7）控制pH，需碱量大。
二 气态污染物的治理技术
(一）气态污染物的治理方法
气态污染物控制技术龙欢.pptx
吉祥三宝
• 组员： 刘旭东 刘洋材 龙欢
大气污染控制技术
第五章 气态污染物控制技术
---5.2 烟气脱硫技术
5.2 烟气脱硫技术
烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫 半干法烟气脱硫 干法烟气脱硫
烟气脱硫后的 生成物是否回收？
脱硫技术
净化原理
抛弃法
回收法
吸收法
吸附法、 催化法
5.2.1 湿法烟气脱硫
• 烟气脱硫技术是采用含有吸收剂的溶液 或浆液在湿润状态下洗涤烟气以除去SO2 。由于是气态反应，脱硫反应速度快、效 率高、脱硫剂利用率高，是目前广泛采用 的方法之一。但系统存在堵塞以及脱硫后 的烟气温度低于酸露点，易产生腐蚀问题 。湿法的流程和设备相对比较复杂，所需 费用也较高。为了避免二次污染，必须对 污水进行处理，运行成本也较高。
5.2.1 湿法烟气脱硫
• 目前湿法脱硫工艺包括石灰石/石灰-石膏法 、碱性硫酸铝-石膏法、钠碱吸收法、氨吸收法 、氧化镁吸收法、海水脱硫技术等。
• 石灰石/石灰洗涤脱硫工艺是烟气脱硫最早采 用的工艺。它来源广，原料易得，成本低，目前 技术最成熟应用最广泛，特别适用电站锅炉的脱 硫装置。
石灰石/石灰-石膏法
循环流化床烟气脱硫技术
• 它的主要吸收剂制备系统、二氧化硫吸收系统、除尘
系统、吸收剂在循环系统、自控和在线监测等系统组成 。
5.2.3 干法烟气脱硫
• 干法烟气脱硫是用粉状或粒状吸附剂或催 化剂来脱除废气中的SO2，常见的有高能 电子活化氧化法、荷电干吸收剂喷射脱硫 法、活性碳吸附法、超高压脉冲活化分解 法和流化床氧化铜法等。
• 它的反应原理是利用循环的MgO浆液与SO2 反应生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁，将这些 生成物分离、干燥，在进行煅烧，在煅烧炉内加 入少量的焦炭，亚硫酸镁和硫酸镁就分解成氧化 镁和高浓度的二氧化硫。
• 组员： 刘旭东 刘洋材 龙欢
大气污染控制技术
第五章 气态污染物控制技术
---5.2 烟气脱硫技术
5.2 烟气脱硫技术
烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫 半干法烟气脱硫 干法烟气脱硫
烟气脱硫后的 生成物是否回收？
脱硫技术
净化原理
抛弃法
回收法
吸收法
吸附法、 催化法
5.2.1 湿法烟气脱硫
• 烟气脱硫技术是采用含有吸收剂的溶液 或浆液在湿润状态下洗涤烟气以除去SO2 。由于是气态反应，脱硫反应速度快、效 率高、脱硫剂利用率高，是目前广泛采用 的方法之一。但系统存在堵塞以及脱硫后 的烟气温度低于酸露点，易产生腐蚀问题 。湿法的流程和设备相对比较复杂，所需 费用也较高。为了避免二次污染，必须对 污水进行处理，运行成本也较高。
5.2.1 湿法烟气脱硫
• 目前湿法脱硫工艺包括石灰石/石灰-石膏法 、碱性硫酸铝-石膏法、钠碱吸收法、氨吸收法 、氧化镁吸收法、海水脱硫技术等。
• 石灰石/石灰洗涤脱硫工艺是烟气脱硫最早采 用的工艺。它来源广，原料易得，成本低，目前 技术最成熟应用最广泛，特别适用电站锅炉的脱 硫装置。
石灰石/石灰-石膏法
循环流化床烟气脱硫技术
• 它的主要吸收剂制备系统、二氧化硫吸收系统、除尘
系统、吸收剂在循环系统、自控和在线监测等系统组成 。
5.2.3 干法烟气脱硫
• 干法烟气脱硫是用粉状或粒状吸附剂或催 化剂来脱除废气中的SO2，常见的有高能 电子活化氧化法、荷电干吸收剂喷射脱硫 法、活性碳吸附法、超高压脉冲活化分解 法和流化床氧化铜法等。
• 它的反应原理是利用循环的MgO浆液与SO2 反应生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁，将这些 生成物分离、干燥，在进行煅烧，在煅烧炉内加 入少量的焦炭，亚硫酸镁和硫酸镁就分解成氧化 镁和高浓度的二氧化硫。
气态污染物控制技术基础知识
➢ 液相分传质速率 NA kg( p A pAi )
NA kx(x Ai xA)
NA kl(cAi cA)
x AL
➢ 总传质速率方程
NAKy(yAyA *) NAKA g(pAp* A)
NAKx(xA *xA) NAKA l(c* AcA)
气液平衡
平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程
溶解度
第二节 气体吸收
吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
➢假定: 界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻 力只在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散 阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HPAi 膜内无物质积累,即达稳态.
双膜理论
双膜模型
➢ 气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
➢ 扩散系数随溶液浓度变化很大 ➢ 上式只适用于稀溶液
气体在液相中的扩散（续）
某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）
溶解度计算例题
P301 7-1 解：(1) 由式7－13得：x = P*/E = 500×2％/1.88×105=5.32×10－5
摩尔分数 由式7－14得：m = y*/x 已知：y* = 2%（体积）＝0.02m3/22.4×103 = 8.93×10－7 kmol/m3 所以：m = y*/x ＝ 8.93×10－7 / 5.32×10－5 = 1.68×10－2 kmol/m3 由式7－18得溶液的平均分子量： Mm = Mx ·x + Ms(1－x) = 44 × 5.32×10－5 +18(1－5.32×10－5) ≈18 由式7－17得溶液的总浓度：Ct = ρl/ Mm = 1000/18 = 55.56 kmol/m3 所以溶质的浓度为：C = Ct ·x = 55.56× 5.32×10－5 = 2.96×10－3 kmol/m3 由式7－12可求得：H＝C/ P*＝2.96×10－3/ 500×2％＝2.96×10－4 kmol/m3 用简化公式：H≈ρs/ Ms·E = 1000/18×1.88×105 =2.96×10－4 kmol/m3
第五章— 吸收法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
2020/11/11
二、化学吸收平衡
1.被吸收组分A与溶剂互相作用 水对氨的吸收过程就属于这种情况。这种
情况下气态污染物A在溶液中的转化过程的通式 可表示为：
2020/11/11
二、化学吸收平衡
吸收前[M]=0，被吸收组分A从气相溶入液相 后，与溶剂B进行化学反应生成M，最后达到平
衡，此时组分A进入溶剂的总浓度 c A ：
2020/11/11
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
2020/11/11
二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
[M] K[A]
2020/11/11
二、化学吸收平衡
由气液相平衡得到进入溶液中A的总浓度
： cA
cAH Ap* AKH Ap* A
2020/11/11
二、化学吸收平衡
3.被吸收组分与溶剂中活性组分作用 废气治理中用含亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、
碳酸钠和亚硫酸钠等溶液吸收烟气中二氧化 硫就属于这种情况。对于这种情况，组分A 在溶液中的转化过程为：
由化学平衡关系式有
K [M] x [A][B] [A][1x]
将气液平衡关系 [A]HAp*A 代入得：
p*A
x
KHA(1x)
2020/11/11
二、化学吸收平衡
进入溶液中A的总浓度：
cA[A ]xB c 0H A p* A1 K K 1p 1* A p* AcB0
K1KHA，它表征了带化学反应气液平衡的特征。
二、化学吸收平衡
1.被吸收组分A与溶剂互相作用 水对氨的吸收过程就属于这种情况。这种
情况下气态污染物A在溶液中的转化过程的通式 可表示为：
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二、化学吸收平衡
吸收前[M]=0，被吸收组分A从气相溶入液相 后，与溶剂B进行化学反应生成M，最后达到平
衡，此时组分A进入溶剂的总浓度 c A ：
2020/11/11
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
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二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
[M] K[A]
2020/11/11
二、化学吸收平衡
由气液相平衡得到进入溶液中A的总浓度
： cA
cAH Ap* AKH Ap* A
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二、化学吸收平衡
3.被吸收组分与溶剂中活性组分作用 废气治理中用含亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、
碳酸钠和亚硫酸钠等溶液吸收烟气中二氧化 硫就属于这种情况。对于这种情况，组分A 在溶液中的转化过程为：
由化学平衡关系式有
K [M] x [A][B] [A][1x]
将气液平衡关系 [A]HAp*A 代入得：
p*A
x
KHA(1x)
2020/11/11
二、化学吸收平衡
进入溶液中A的总浓度：
cA[A ]xB c 0H A p* A1 K K 1p 1* A p* AcB0
K1KHA，它表征了带化学反应气液平衡的特征。
5章(气态污染控制机理及方法)
室内污染控制与洁净技术
5.1 吸附净化
在一般的物理吸附中,第③项过程进行得非常迅速,而第①或②项决 定着吸附全过程的速度。
现分析填充密度l 为
r ( g / cm 3 )
,吸附剂粒子的外表面为
av (cm2 / cm3 )
,填
充层长度为
的吸附剂填充层上产生的吸附过程。可以认为,在气相与吸附剂粒子的界面
5.1 吸附净化
室内污染控制与洁净技术
表5.2 常用吸附剂的特性
物理性质
吸附剂
比表面积 (m2/g)
活性炭（木炭） 木炭-窄孔 木炭 氧化硅胶-窄孔 氧化硅胶-大孔 活性氧化铝 分子筛
1000～1500 600～1000
100 600～850 250～350 100～400 500～1000
孔隙体积微观孔/宏观孔 (cm3/g）
(二)特性
(1)具有稳定的化学性质;(2)可以耐强酸、强碱;(3)能经受水浸、高温、 高压作用;(4)不易破碎;(5)几何特性见表5.2所示。
(三)活性炭的选择：
活性炭小孔的表面积占比表面积的95%以上，所以吸附量主要受小孔支配。 由于活性炭的原料和制造方法不同，细孔的分布情况相差很大，应根据吸 附质的分子直径和活性炭的细孔分布情况选择合适的活性炭。
由于活性炭纤维具有优异的结构特征以及良好的吸附性能，在室内 空气净化方面也取得了较好的效果，活性炭纤维不仅能广泛用于有机物 的吸附与清除，而且能够有效地去除异味。
室内污染控制与洁净技术
5.1 吸附净化
5.1.３ 吸附理论与吸附性能参数的测定
吸附平衡与吸附过程所进行的时间(即吸附速率)是吸附分离效果的关键因 素。
硫化氢、二氧化硫、氟化氢、烃类
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3. 氨法脱硫就是以氨水作为SO2的吸收剂，所产生的副 产品为亚硫酸氨
氨水做吸收剂 NH3 SO2 H2O (NH4 )2 SO3
(NH4 )2 SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3
图 氨法烟气脱硫工艺流程
（五）干法脱硫技术
❖ 干法烟气脱硫 ❖ 所得到得脱硫产物是干态形式 ❖ 特点：
CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) CaSO3(液)→CaSO3(固) CaSO4(液)→CaSO4(固)
该工艺的主要优点
投资和占地面积相对较小
无废水排放
技术较为成熟
缺点
对吸收剂的质量要求较高
脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
吸收塔的温度
要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；
❖ 缺点：
（1）但是该工艺装置的基建投资大 (约占电厂投资的 11~18%)
（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
一、主要烟气脱硫工艺
一、主要烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤
目前应用最广泛的脱硫技术（20世纪30年代由英 国皇家化学工业公司提出）
（一）石灰石/石灰法洗涤
❖ 然后，生成的CaSO4与未反应的CaO以及飞灰一起， 随烟气进入锅炉后部的活化反应器。在活化器中， 通过喷水雾增湿，一部分尚未反应的CaO转变成具 有较高反应活性的Ca(OH)2继续与烟气中的SO2反 应，从而完成脱硫的全过程:
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
§4烟气脱硝技术
❖ 一. 选择性催化还原法（SCR）
（1）石灰浆制备系统
将生石灰制成粒度为50mm 、具有较高活性的石灰乳浆
（2）脱硫系统 石灰乳浆在吸收塔内被雾化成<100mm 的雾粒，与 烟气接触混合，完成烟气脱硫的化学反应
该工艺化学物理原理为：
CaO+H2O→Ca(OH)2 SO2+H2O→H2SO3 Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2O
❖ 原理:烟气用含有亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液 洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫 酸盐和硫酸盐，新鲜浆液中石灰石/石灰浆液不断加入脱 硫液的循环回路。浆液中的固体（包括燃煤飞灰）连续 地从浆液中分离出来并排往沉淀池.
❖ 从除尘器出来的烟气在吸收塔内经过洗涤，脱去SO2。
❖ 反应机理： ❖ 石灰法： ❖ SO2+CaO+2H2O→CaSO3·2H2O ❖ 石灰石法： ❖ SO2+CaCO3+H2O→CaSO3·2H2O+CO2
要求保证高于露点，以防止设备和烟道的腐 蚀。
在钙硫比不变的情况下，通过水量的变化来 控制吸收塔的出口温度。
影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：
（1）钙硫比
❖
随着钙硫比的增加，脱硫率也增大，但其增大的幅度
由大到小，最后趋于平稳。
（2）吸收塔出口烟温
❖
温度越低，脱硫率越高。
❖ SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分。 （3）灰渣再利用
➢ 催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 ➢ 还原反应
4 N H 3 4 N O O 2 4 N 2 6 H 2 O 8 N H 3 6 N O 2 7 N 2 1 2 H 2 O ➢ 潜在氧化反应
二节、烟气中SO2净化技术
❖ 湿法烟气脱硫工艺 ❖ 使用石灰石、石灰或碳酸钠等浆液作为洗涤剂，在吸收塔内对
烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2 ❖ 湿法烟气脱硫的优点为：
（1）脱硫效率高，有的装置在Ca/S约等于1 时，脱硫效率 大于90%；
（2）吸收剂利用率高，可超过90%； （3）适应性强，副产品易于回收； （4）设备运转率高，已达90% 以上
（三）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)
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
主要系统
影响因素：pH，美国国家环保局的实验表明，石灰 石系统的最佳操作pH为5.8~6.2，石灰系统约为8 。
其它因素：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 上述因素的典型值见下表
表8—5 石灰石/石灰法烟气脱硫的典型操作条件
烟气中的 SO2体积分数/10-6 浆液中的固体含量/% 浆液PH 钙/硫比
投资较湿法低 无需装设除雾器及烟气再热器 适合于含硫量中等、有高品位石灰石来源
的电厂应用
（五）干法脱硫技术
（五）干法脱硫技术
1.干法喷钙脱硫
❖ 首先，作为固硫剂的石灰石粉料喷入锅炉炉膛， CaCO3受热分解成CaO和CO2，热解后生成的CaO 随烟气流动，与其中SO2反应，脱除一部分SO2
❖
提高钙的利用率，改善传热传质条件，改善吸收塔
塔壁结垢的趋势。
（四）其他湿法脱硫工艺
➢ 1.氧化镁法
（四）其他湿法脱硫工艺Fra bibliotek❖ 2.海水脱硫法基本原理
➢ —— 自然界海水呈碱性， pH值 8.0-8.3 ➢ —— SO2为海水吸收后，生成可溶性硫酸盐 ➢ —— 恢复硫自然循环
（四）其他湿法脱硫工艺
液/气比 气流速度/ms-1
石灰
4000 10～15
7.5 1.05～1.1
4.7 3.0
石灰石
4000 10～15
5.6
1.1 ～1.3 ﹥8.8 3.0
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
❖ 解决的问题
设备腐蚀（吸收塔材料采用合金材料C-276） 结垢和堵塞（减少亚硫酸盐的氧化） 除雾器阻塞（用高速喷嘴每小时数次喷清水进行冲洗） 脱硫剂的利用率（增加在循环池内停留时间） 液固分离 固体废物的处理处置
（二）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
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 双碱流程 用碱金属或碱类水溶液吸收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
氨水做吸收剂 NH3 SO2 H2O (NH4 )2 SO3
(NH4 )2 SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3
图 氨法烟气脱硫工艺流程
（五）干法脱硫技术
❖ 干法烟气脱硫 ❖ 所得到得脱硫产物是干态形式 ❖ 特点：
CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) CaSO3(液)→CaSO3(固) CaSO4(液)→CaSO4(固)
该工艺的主要优点
投资和占地面积相对较小
无废水排放
技术较为成熟
缺点
对吸收剂的质量要求较高
脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
吸收塔的温度
要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；
❖ 缺点：
（1）但是该工艺装置的基建投资大 (约占电厂投资的 11~18%)
（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
一、主要烟气脱硫工艺
一、主要烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤
目前应用最广泛的脱硫技术（20世纪30年代由英 国皇家化学工业公司提出）
（一）石灰石/石灰法洗涤
❖ 然后，生成的CaSO4与未反应的CaO以及飞灰一起， 随烟气进入锅炉后部的活化反应器。在活化器中， 通过喷水雾增湿，一部分尚未反应的CaO转变成具 有较高反应活性的Ca(OH)2继续与烟气中的SO2反 应，从而完成脱硫的全过程:
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
§4烟气脱硝技术
❖ 一. 选择性催化还原法（SCR）
（1）石灰浆制备系统
将生石灰制成粒度为50mm 、具有较高活性的石灰乳浆
（2）脱硫系统 石灰乳浆在吸收塔内被雾化成<100mm 的雾粒，与 烟气接触混合，完成烟气脱硫的化学反应
该工艺化学物理原理为：
CaO+H2O→Ca(OH)2 SO2+H2O→H2SO3 Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2O
❖ 原理:烟气用含有亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液 洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫 酸盐和硫酸盐，新鲜浆液中石灰石/石灰浆液不断加入脱 硫液的循环回路。浆液中的固体（包括燃煤飞灰）连续 地从浆液中分离出来并排往沉淀池.
❖ 从除尘器出来的烟气在吸收塔内经过洗涤，脱去SO2。
❖ 反应机理： ❖ 石灰法： ❖ SO2+CaO+2H2O→CaSO3·2H2O ❖ 石灰石法： ❖ SO2+CaCO3+H2O→CaSO3·2H2O+CO2
要求保证高于露点，以防止设备和烟道的腐 蚀。
在钙硫比不变的情况下，通过水量的变化来 控制吸收塔的出口温度。
影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：
（1）钙硫比
❖
随着钙硫比的增加，脱硫率也增大，但其增大的幅度
由大到小，最后趋于平稳。
（2）吸收塔出口烟温
❖
温度越低，脱硫率越高。
❖ SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分。 （3）灰渣再利用
➢ 催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 ➢ 还原反应
4 N H 3 4 N O O 2 4 N 2 6 H 2 O 8 N H 3 6 N O 2 7 N 2 1 2 H 2 O ➢ 潜在氧化反应
二节、烟气中SO2净化技术
❖ 湿法烟气脱硫工艺 ❖ 使用石灰石、石灰或碳酸钠等浆液作为洗涤剂，在吸收塔内对
烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2 ❖ 湿法烟气脱硫的优点为：
（1）脱硫效率高，有的装置在Ca/S约等于1 时，脱硫效率 大于90%；
（2）吸收剂利用率高，可超过90%； （3）适应性强，副产品易于回收； （4）设备运转率高，已达90% 以上
（三）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)
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
主要系统
影响因素：pH，美国国家环保局的实验表明，石灰 石系统的最佳操作pH为5.8~6.2，石灰系统约为8 。
其它因素：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 上述因素的典型值见下表
表8—5 石灰石/石灰法烟气脱硫的典型操作条件
烟气中的 SO2体积分数/10-6 浆液中的固体含量/% 浆液PH 钙/硫比
投资较湿法低 无需装设除雾器及烟气再热器 适合于含硫量中等、有高品位石灰石来源
的电厂应用
（五）干法脱硫技术
（五）干法脱硫技术
1.干法喷钙脱硫
❖ 首先，作为固硫剂的石灰石粉料喷入锅炉炉膛， CaCO3受热分解成CaO和CO2，热解后生成的CaO 随烟气流动，与其中SO2反应，脱除一部分SO2
❖
提高钙的利用率，改善传热传质条件，改善吸收塔
塔壁结垢的趋势。
（四）其他湿法脱硫工艺
➢ 1.氧化镁法
（四）其他湿法脱硫工艺Fra bibliotek❖ 2.海水脱硫法基本原理
➢ —— 自然界海水呈碱性， pH值 8.0-8.3 ➢ —— SO2为海水吸收后，生成可溶性硫酸盐 ➢ —— 恢复硫自然循环
（四）其他湿法脱硫工艺
液/气比 气流速度/ms-1
石灰
4000 10～15
7.5 1.05～1.1
4.7 3.0
石灰石
4000 10～15
5.6
1.1 ～1.3 ﹥8.8 3.0
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
❖ 解决的问题
设备腐蚀（吸收塔材料采用合金材料C-276） 结垢和堵塞（减少亚硫酸盐的氧化） 除雾器阻塞（用高速喷嘴每小时数次喷清水进行冲洗） 脱硫剂的利用率（增加在循环池内停留时间） 液固分离 固体废物的处理处置
（二）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
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 双碱流程 用碱金属或碱类水溶液吸收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