第七章2二氧化硫污染控制技术

4.脱硫剂的种类
白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂
扬析，且用量大于石灰石近两倍
流化床燃烧脱硫的影响因素
脱硫剂的再生
不同温度下的再生反应

1100oC以上（一级再生法）
CaSO 4 CO CaO CO 2 SO 2 CaSO 4 H 2 CaO H 2O SO 2
流化床利于燃料的充分燃烧
分类
按流态：鼓泡流化床和循环流化床
按运行压力：常压流化床和增压流化床
流化床燃烧脱硫
流化床燃烧脱硫
流化床脱硫的化学过程
脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3） 炉内化学反应
CaCO3 CaO CO 2 1 CaO SO 2 O 2 CaSO 4 2 流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境
第七章
第一节
第二节
气态污染物控制技术
气态污染物净化原理
二氧化硫污染控制技术
第三节 第四节
第五节
源自文库
氮氧化物污染控制技术 挥发性有机物污染控制技术
大气污染物的稀释法控制技术
第二节 二氧化硫污染控制技术
一 二 三 四 五 六 石灰石/石灰湿法烟气脱硫 氧化镁湿法脱硫 海水烟气脱硫 湿式氨法烟气脱硫 喷雾干燥法烟气脱硫 循环流化床烟气脱硫
截至2010年底,我国共计运行1673台100MW及以上火电机组 (包括燃油、燃气），2012年我国新投运火电厂烟气脱硫机组 总容量约4500万千瓦;截至2012年底,累计已投运火电厂烟气脱 硫机组总容量约6.8亿千瓦。。在已安装的烟气脱硫装置中， 世界上有的工艺技术，我国大部分都有。 (见SO2排放的年际 变化）
煤的液化
通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品 直接液化和间接液化
燃烧前脱硫
3.重油脱硫
在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与
硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中
分离
直接脱硫和间接脱硫
燃烧中脱硫
流化床燃烧技术
气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保
持流化状态
1 SO3 SO2 O2 2 SO3 H 2O H 2SO4
反应1为放热反应，温度低时转化率高
工业上一般采用多层催化床层
高浓度SO2尾气的回收和净化
高浓度SO2尾气的回收和净化
低浓度SO2烟气脱硫－燃烧后脱硫
燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级 由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵
分类
脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法
脱硫产物状态：湿法和干法
低浓度SO2烟气脱硫
低浓度SO2烟气脱硫
当前全世界的主要脱硫方法
方 石灰石/石灰－石膏法 －亚硫酸钙法 间接石灰石/石灰： 钠－钙双碱法 碱式硫酸铝法 液相催化氧化法 海水脱硫 回 法 收 法 半 干 法 干 法 回 收 法 钠碱法：威尔曼洛德法 亚硫酸钠法 氨吸收法：氨－酸法 亚硫酸铵法 金属氧化物法：氧化镁法 氧化锌法 法 脱 硫 剂 及 操 作 主 要 产 物 CaCO3/Ca(OH)2 浆液吸收，空气氧化 CaCO3/Ca(OH)2 浆液吸收 Na2CO3/NaOH/Na2SO3 溶液吸收 Al2(SO4)3Al2O3 溶液吸收,空气氧化 H2O 吸收，Fe3+/Mn2+催化氧化 再生： CaCO3/ Ca(OH)2 CaSO4·2H2O CaSO3·1/2H2O CaSO3·1/2H2O CaSO4·2H2O CaSO4·2H2O 硫酸盐，排入大海 高浓度 SO2 Na2SO3 SO2，(NH4)2SO4 (NH4)2SO3 SO2 SO2/ZnSO4 CaSO4，CaSO3 干粉 CaSO4，CaSO3 干粉 CaSO4，CaSO3 干粉

870～930oC（二级再生法）
CaSO 4 4CO CaS 4CO 2 CaSO 4 4H 2 CaS 4H 2O

540～700oC CaS H 2O CO 2 CaCO 3 H 2S
高浓度SO2尾气的回收和净化
冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常2％～40％ 化学反应式
燃烧前脱硫
1.煤炭的固态加工
煤炭洗选
物理洗煤
化学洗煤
微生物洗煤
我国以物理选煤为主。跳汰占59%、重介质选煤占 23%、浮选占14% 1995年我国煤炭洗选能力3.8×108t，入洗量
2.8×108t ，入洗率22%。
燃烧前脱硫
2.煤炭的转化
煤的气化
采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉 内反应生成不同组分不同热值的煤气 移动床、流化床和气流床三种方法
CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完 全转化为CaSO4
流化床燃烧脱硫
流化床燃烧脱硫的影响因素
1.钙硫比
表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数 脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达
1 exp( mR )
m－综合影响参数

2.煅烧温度

3.应用概况
近 30 年来，烟气脱硫技术逐渐得到了广泛的应用。 1980
年 全 球 电 厂 烟 气 脱 硫 总 容 量 约 为 30GW ， 1990 年 增 加 到 130GW。1998年在全世界226GW装机容量电厂安装的烟气脱 硫装置中，有86.6％是湿式抛弃法，10.9％是干式抛弃法，只 有2.3％采用了再生回收工艺。综合考虑技术成熟度和经济因 素，当前全世界应用最广的还是湿式石灰石脱硫法。
存在最佳脱硫温度范围
温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重
流化床燃烧脱硫的影响因素
流化床燃烧脱硫的影响因素
流化床燃烧脱硫的影响因素
3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构
颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好 颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙 容积，又保证孔道不易堵塞
湿
海水中 CO32-、HCO3-等碱性物质 Na2SO3 溶液循环吸收，加热分解、补充 Na2CO3 Na2CO3 溶液吸收，浓缩、结晶 NH3 的水溶液吸收，H2SO4 分解 NH3/NH4HCO3 溶液吸收，浓缩、结晶 Mg(OH)2 浆液吸收，吸收产物干燥、煅烧 ZnO 烟灰浆液吸收，酸/热分解/空气氧化 向喷雾干燥器喷 Ca(OH)2 浆液，反应、蒸发 炉内喷 CaO 粉，炉后加水活化，反应、蒸发 CaO 粉和水喷入循环流化床，反应、蒸发 CaO 粉和水喷入循环流化床，反应、蒸发 Ca(OH)2 粉和水混合后进流化床反应、蒸发 Ca(OH)2 浆液喷入循环流化床，反应、蒸发 Ca(OH)2 干粉荷电后喷入烟道反应 SO2、NO 被自由基氧化后与水汽成酸，再铵化 活性炭吸附、氧化为 SO3，H2O 再生 催化氧化为 SO3 ，与 H2O 生成硫酸