燃烧过程硫氧化物及颗粒物的形成与控制

➢燃前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫和煤转化过程中脱 硫，其中烟气脱硫被认为是最有效的脱硫方式。
➢ 燃前脱硫: 通过对原煤中不同组分的物理和化学性质的
分析采用物理方法、化学处理等不同方法对煤进行分选， 如逃汰法、浮选法等。
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三、硫氧化物的控制简介
➢ 燃烧中脱硫: 在燃烧过程中加入石灰石或白云石粉做
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1.1 燃料中硫的氧化机理
有机硫化物的氧化：
➢燃料中有机硫的存在形式：硫醇、硫化物或二氧化硫燃烧后主 要产物为二氧化硫，最后生成烃基和SO2。
RCH2SSCH2RO2 RCH2SSCHRHO2 RCH2SSCHRRCH2SRCHS RCH2SRHRCH2SHR RSHO2 RSHO2 RSO2 RSO2
M是第三体起着吸收能量的作用。
在炽热反应区 ，[O] 浓度很高，反应（1）和（2）起支配作 用。
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2.2 SO3生成速率
由式① ②可知：
① SO2 + O + M SO3 + M ② SO3 + O SO2 + O2
d S d3 O t k 1 S2 O O M k 2 S3 O O
硫的燃烧特征：
➢由于反应： OSO S含2 O 硫h 燃料v燃烧的特征火焰呈
蓝色。
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1.1 燃料中硫的氧化机理
H2S的氧化： ➢在还原气氛下挥发出的主要是H2S和COS，燃烧过程得 到进一步氧化为SO2。
O H2S SO H2 SO O2 SO2 O O H2S OH SH
循环流化床
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三、硫氧化物的控制简介
➢ 烟气脱硫:
主要有吸收法和吸附法，以吸收法应用最为广泛，另外还 有许多物理方中又分为湿法和干法脱硫，其中湿法脱硫是商业应 用最为广泛的方法，如石灰（石）-石膏法，海水脱硫、钠 碱法、氨吸收法等，干法中有旋转喷雾吸收法、烟气循环 流化床脱硫等。
x 1P 0 H 2 S0 4O /P (S3O P H 2 S4O ) %
转化率与温度密切相关 H2SO4浓度越高，酸露点越高 烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀
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2.3 SO2和SO3的转化关系
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三、硫氧化物的控制简介
3.1 重油脱硫：
重油脱硫常用的方法：
，但SO3的浓度相当低， 故一般主要生成SO2，计算时可 忽略SO3 有机硫的氧化：
➢有机硫分解温度较低（<800K），有氧气时直接氧化
为SO2和少量SO3； ➢在还原气氛下挥发出的主要是H2S和COS，燃烧过程 得到进一步氧化为SO2。精选ppt
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1.1 燃料中硫的氧化机理
无机硫的氧化： ➢无机硫的分解速度较慢，在还原气氛、<800K和足够的 停留时间下，先分解为FeS、S2和COS（氧硫化碳）； ➢生成的FeS在更高的温度（≥1700K）下分解为Fe、S2和 COS；进一步氧化为SO2和SO3；并有一部分存留在灰渣 中。
➢当d[SO3] /dt = 0 时，SO3浓度达到最大：
SO 3 ma x k 精选1ppS t kO 2 2 M 11
2.2 SO3生成速率
➢在燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反
应（3）， SO3的最大S 浓度O 3：ma xk1Sk3 O 2H M O
➢燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4，转化率:
➢ 在钼、钴和镍等的金属氧化物催化剂作用下，通过高 压加氢反应，使碳与硫的化合键断裂，以氢置换出碳， 同时氢与硫作用形成H2S，从重油中分离出来。
重油脱硫的困难:
➢ 要彻底加工燃料，破坏了原来的组织。 ➢ 产生新的产物：固、液、气态物。
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三、硫氧化物的控制简介
3.2 煤燃烧二氧化硫的控制： 分类：
脱硫剂，CaCO3 和 MgCO3在高温下分解形成氧化钙和氧 化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰排出。
在我国采用的主要技术有两种，一是炉内喷钙技术， 二是循环流化床燃烧脱硫技术。
CaCO3→ CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 → CaSO4
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炉内喷钙增湿活化脱硫流程示意图 精选ppt 17
H2 O OH H H O2 OHO OH H2 H2O H
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1.1 燃料中硫的氧化机理
CS2和COS的氧化：
➢CS2是很易燃的，COS则 是CS2火焰中的一种中间体 ；
CS 2 O 2 CS SOO CS O 2 CO SO SO O 2 SO 2 O O CS 2 CS SO CS O SO S O CS 2 COS S S O 2 SO O
➢贫燃料（空气过量）——即使温度较低（仅为573K），硫也可全部转化； ➢富燃料——可以生成SO2和少量精的选醛pp和t 甲醇。
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一、燃料中硫的氧化机理 二、SO2和SO3之间的转化 三、硫氧化物的控制简介
四、硫氧化物排放标准
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2.1 反应方程式
① SO2 + O + M SO3 + M ② SO3 + O SO2 + O2 ③ SO3 + H SO2 + OH ④ SO3 + M SO2 + O + M
➢COS显示出两个区域，第一区中 生成CO和SO2，在第二区中CO 转化为CO2链反应由COS的光解 诱发的：
COS hv CO S S O2 SO O O COS CO SO SO O2 SO2 O
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1.1 燃料中硫的氧化机理
元素硫的氧化：
➢低温下，纯硫以硫的聚合态蒸气析出，纯硫的氧化呈现链反应
§2-4 燃烧过程硫氧化物的 形成与控制
安徽师范大学
环境科学学院
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一、燃料中硫的氧化机理 二、SO2和SO3之间的转化 三、硫氧化物的控制简介
四、硫氧化物排放标准
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1.1 燃料中硫的氧化机理
煤受热后，煤中的有机硫和无机硫在热解释放挥发份的
同时得以挥发；
燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应，主要产物SO2和SO3
特性：
S8 S7 S
S O 2 SO O
S 8 O SO S S 6
SO
O
SO
* 2
SO 2 hv
SO O 2 SO 2 O
SO 2 O 2 SO 3 O
SO 2 O M SO 3 M
➢特点：生成的SO3所占Sox的百分比较通常情况下高得多（约
20%）。
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