大气污染控制工程第八章第三节-燃料燃烧中脱硫ppt课件.ppt
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- 大气污染 控制工程 第八 三节 燃料 燃烧 脱硫 ppt课件
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1、第三节第三节 燃料燃烧中脱硫燃料燃烧中脱硫Contents流化床流态化原理流化床流态化原理流化床的特征流化床的特征流化床燃烧脱硫原理流化床燃烧脱硫原理循环流化床(循环流化床(CFBC)燃烧脱硫)燃烧脱硫炉内喷钙脱硫技术炉内喷钙脱硫技术1.1流化床流态化原理流化床流态化原理 图图 1 气固两相随气流速变化所呈现的不同流态气固两相随气流速变化所呈现的不同流态1.2流化床的特征流化床的特征从整体看,床层显示出某些类似于液体的表观性质;从整体看,床层显示出某些类似于液体的表观性质;合于有强热效应的过程(合于有强热效应的过程(返混返混););流化床的压力降保持恒定;流化床的压力降保持恒定;颗粒在床内剧烈
2、运动,造成固体颗粒和床内设备颗粒在床内剧烈运动,造成固体颗粒和床内设备的磨损,生成粉尘的磨损,生成粉尘。1.便于连续处理大量固体粒子,实现连续生产便于连续处理大量固体粒子,实现连续生产和生产过程的自动化;和生产过程的自动化;2.便于控制温度并使温度分布均匀便于控制温度并使温度分布均匀;3.传热效率高,适于强放热(或吸热)过程传热效率高,适于强放热(或吸热)过程;4.由于粒子细,流体和固体间接触面积大,因此由于粒子细,流体和固体间接触面积大,因此反应速率快。反应速率快。优点优点缺点缺点1.返混返混较剧烈,降低了反应速率和影响反应的选较剧烈,降低了反应速率和影响反应的选择性择性;2.反应器内难以保
3、持适合某些反应所需的温度反应器内难以保持适合某些反应所需的温度梯度;梯度;3.固体颗粒的磨损和带出较严重,需要细粉回固体颗粒的磨损和带出较严重,需要细粉回收设备。收设备。1.3流化床燃烧脱硫原理流化床燃烧脱硫原理 图图2 石灰石在燃烧过程中的脱硫原理石灰石在燃烧过程中的脱硫原理 粉状石灰石在高温下分解成粉状石灰石在高温下分解成CaO和和CO2是一是一个吸热反应,热分解温度为个吸热反应,热分解温度为880:在氧化性气氛中在氧化性气氛中CaO与与SO2发生如下的脱硫反应:发生如下的脱硫反应:(3)(4)(2)(1)a.燃烧中脱硫基本原理燃烧中脱硫基本原理23COCaOCaCO 32CaSOSOCa
4、O423CaSOO21CaSO422CaSOSOO21CaO 两个阶段两个阶段 在脱硫剂的表面和大孔隙中进行;在脱硫剂的表面和大孔隙中进行;随着大孔隙的消耗,小孔隙的阻力作用对脱随着大孔隙的消耗,小孔隙的阻力作用对脱硫的影响越来越显著。硫的影响越来越显著。思考题思考题流化床燃烧脱硫的主要影响因素有哪些?流化床燃烧脱硫的主要影响因素有哪些?1.4 流化床燃烧脱硫的主要影响因素流化床燃烧脱硫的主要影响因素a.钙硫比钙硫比b.煅烧温度煅烧温度c.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构d.脱硫剂的种类脱硫剂的种类a.钙硫比钙硫比 是表示脱硫剂用量的一个指标。从脱除是表示脱硫剂用量的一个指
5、标。从脱除SO2的角的角度考虑,所有性能参数中,钙硫比影响最大,钙硫度考虑,所有性能参数中,钙硫比影响最大,钙硫比对脱硫率的影响可以用一个经验公式近似表述:比对脱硫率的影响可以用一个经验公式近似表述:mRexp1m综合影响参数与床高、流速、颗粒、种类综合影响参数与床高、流速、颗粒、种类相关,不同类型的流化床锅炉有不同的相关,不同类型的流化床锅炉有不同的m值。值。b.煅烧温度煅烧温度 温度低,脱硫剂煅烧温产生孔隙量少,孔径小,温度低,脱硫剂煅烧温产生孔隙量少,孔径小,反应几乎完全被限制在颗粒外表面。反应几乎完全被限制在颗粒外表面。温度慢慢上升,煅烧反应速率增大,伴随着温度慢慢上升,煅烧反应速率增
6、大,伴随着CO2气体的大量释放,孔隙迅速扩展膨胀。使得气体的大量释放,孔隙迅速扩展膨胀。使得与与SO2反应的表面也增大,从而有利用脱硫反应反应的表面也增大,从而有利用脱硫反应的进行。但是,当床温超过的进行。但是,当床温超过CaCO3煅烧平衡温度煅烧平衡温度约约500C以上时,烧结作用变得越来越严重,其结以上时,烧结作用变得越来越严重,其结果会事得其反。果会事得其反。c.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构 这个关系很复杂,因为脱硫剂颗粒形状,孔这个关系很复杂,因为脱硫剂颗粒形状,孔径分布不一,再加上床层内颗粒磨损,爆裂和扬径分布不一,再加上床层内颗粒磨损,爆裂和扬析现象的发生。
7、析现象的发生。d.脱硫剂的种类脱硫剂的种类根据当地煤中硫的含量及特点而定。根据当地煤中硫的含量及特点而定。1.5 脱硫剂的再生脱硫剂的再生 脱硫剂的再生利用可以降低脱硫剂的消耗并提脱硫剂的再生利用可以降低脱硫剂的消耗并提高脱硫剂的利用率。脱硫剂再生的原理是:高脱硫剂的利用率。脱硫剂再生的原理是:硫酸钙在硫酸钙在1100的还原性气氛中会进行如下的还原性气氛中会进行如下反应:反应:42CaSOO2CaS22SOCaOO2/3CaS 利用反应利用反应(5-85)(5-87)称为一级再生)称为一级再生法,而利用反应法,而利用反应(5-88)(5-89)称为二级再生称为二级再生法。在一级再生法条件下使反
8、应物停留法。在一级再生法条件下使反应物停留30min以上时,以上时,CaO的再生率可以超过的再生率可以超过90%。当再生反应生成了当再生反应生成了CaS,可以根据反应,可以根据反应(5-91)和和(5-92)使反应发生分解:使反应发生分解:(5-91)(5-92)2.循环流化床(循环流化床(CFBC)图图 3 循环流化床燃烧示意图循环流化床燃烧示意图2.1循环流化床燃烧的特点循环流化床燃烧的特点a.不仅可以燃用各种类型的煤,还可以燃烧其不仅可以燃用各种类型的煤,还可以燃烧其他物质;他物质;b.由于流化速度高,使燃料在系统内不断循环,由于流化速度高,使燃料在系统内不断循环,实现均匀稳定的燃烧;实
9、现均匀稳定的燃烧;c.由于采用循环燃烧的方式,燃料在炉内停留由于采用循环燃烧的方式,燃料在炉内停留时间较长,使得燃烧效率得到了提高;时间较长,使得燃烧效率得到了提高;d.燃烧温度低,燃烧温度低,NOx生成量少;生成量少;e.由于石灰石在循环流化床内反应时间长,使用少量的由于石灰石在循环流化床内反应时间长,使用少量的 石灰石(钙硫比小于石灰石(钙硫比小于1.5)即可使脱硫率达到)即可使脱硫率达到90;f.燃料制备和给煤系统简单,操作灵活。燃料制备和给煤系统简单,操作灵活。项目项目碳利用碳利用率率/%脱硫率脱硫率/%排放量排放量SO2/(ml/m3)NOX/(ml/m3)CO/(ml/m3)CO2
10、/%O2/%FBC937536524048711.49.5MSFBC9895957240014.53.8表表3 多物料循环流化床(多物料循环流化床(MSFBC)与常规流化床)与常规流化床(FBC)燃烧性能比较燃烧性能比较2.2.循环流化床的工业应用循环流化床的工业应用项目名称:美国项目名称:美国Nucla电厂常压流化床锅炉示范工电厂常压流化床锅炉示范工程程国外几个典型流化床锅炉应用实例国外几个典型流化床锅炉应用实例项目概况:锅炉出力:项目概况:锅炉出力:110MW燃用煤种:三种美国西部烟煤(燃用煤种:三种美国西部烟煤(Salt Creek 煤煤,S 0.5;Peabody 煤,煤,S 0.7;
11、Dorchester 煤煤,S 1.5)投运后的燃烧试验结果:投运后的燃烧试验结果:脱硫率:脱硫率:70(床温(床温882,Ca/S=1.5)85(床温(床温882,Ca/S=4)70(床温(床温=927,Ca/S=5)NOx排放量排放量146mgMJ-1;CO排放量:排放量:70140ml/m3燃烧效率:燃烧效率:96.998.9热效率:热效率:85.688.6项目名称:法国项目名称:法国Gardanne 电厂循环流化床锅炉电厂循环流化床锅炉项目概况:锅炉出力:项目概况:锅炉出力:250MW燃用煤种:次烟煤(含硫燃用煤种:次烟煤(含硫3.68)渣油(含硫渣油(含硫4.5)脱硫率:脱硫率:97
12、(Ca/S3)投运后的燃烧试验结果:投运后的燃烧试验结果:SO2排放量排放量400mg/m3NOX排放量排放量250mg/m3项目名称:加拿大项目名称:加拿大Point Aconi电站循环流化床锅炉电站循环流化床锅炉项目概况:锅炉出力:项目概况:锅炉出力:180MW燃用煤种:燃用煤种:Prince Mine 煤煤脱硫率:脱硫率:90(Ca/S2)投运后的燃烧试验结果:投运后的燃烧试验结果:NOX排放量排放量172mgMJ-1图图 4 循环流化床烟气脱硫流程图循环流化床烟气脱硫流程图第四节第四节 高浓度二氧化硫尾高浓度二氧化硫尾 气的回收与净化气的回收与净化1.高浓度二氧化硫气体的来源高浓度二氧
13、化硫气体的来源燃煤、硫酸生产厂、炼磺厂燃煤、硫酸生产厂、炼磺厂2.硫酸的用途硫酸的用途化肥生产化肥生产石油工业石油工业钢铁工业钢铁工业有色冶金工业有色冶金工业染料工业染料工业表表1 各国硫酸消费分配表各国硫酸消费分配表3.高浓度二氧化硫气体的回收方法高浓度二氧化硫气体的回收方法3.1利用利用SO2生成硫酸生成硫酸SO21/2 O2钒催化剂钒催化剂SO3SO3 H2OH2SO4(1)(2)图图1 硫酸厂硫酸厂4层床层床SO2催化转化器温度转化率关系催化转化器温度转化率关系 4层床层床SO2催化转化器的温度转化率的关系催化转化器的温度转化率的关系图图2 单级和二级吸收工艺的流程图单级和二级吸收工艺
14、的流程图3.2回收回收SO2的同时生产硫酸铵的同时生产硫酸铵 盐城双昌化工有限责任公司有盐城双昌化工有限责任公司有2 套硫酸生产套硫酸生产装置装置,生产能力为生产能力为10 万万t/a,均采用一转一吸工均采用一转一吸工艺艺,改造前尾气中改造前尾气中SO2浓度为浓度为0.35%0.4%。企。企业原有业原有1 套尾气处理装置套尾气处理装置:利用碳酸氢铵溶液吸利用碳酸氢铵溶液吸收尾气中的二氧化硫生产硫酸亚铵供造纸业用。收尾气中的二氧化硫生产硫酸亚铵供造纸业用。图图3 回收硫酸尾气制硫酸铵工艺流程图回收硫酸尾气制硫酸铵工艺流程图改造后的氨酸法处理工艺改造后的氨酸法处理工艺处理结果:处理结果:SO2 吸
15、收率可达吸收率可达90%以上;尾气中以上;尾气中 SO2浓度浓度0.032每年回收每年回收SO23200t,折合硫酸,折合硫酸4900t,同时实现同时实现连产硫酸铵连产硫酸铵7000t;3.3以废治废,变废为宝以废治废,变废为宝 宁波东方铜业有限公司,将炼铜过程中的宁波东方铜业有限公司,将炼铜过程中的所用的二氧化硫吸收塔进行改造,制成了多相所用的二氧化硫吸收塔进行改造,制成了多相反应器的技术设备,将炼铜过程中所产生的鼓反应器的技术设备,将炼铜过程中所产生的鼓风渣磨细后制成渣浆风渣磨细后制成渣浆,用它吸收烧结烟气中的二用它吸收烧结烟气中的二氧化硫氧化硫,然后加入适量的石膏制成无机复合肥。然后加入
16、适量的石膏制成无机复合肥。处理结果:处理结果:1.二氧化硫回收率达二氧化硫回收率达98.9%2.浙江省土肥站等单位在浙江省土肥站等单位在6 个点进行的肥效试验个点进行的肥效试验证实证实,施用东方铜业公司生产的富硫无机复合肥施用东方铜业公司生产的富硫无机复合肥,油菜籽平均增产油菜籽平均增产15.9%,出油率提高出油率提高3%。1.某新建电厂的设计用煤为:硫含量某新建电厂的设计用煤为:硫含量3%,热,热值值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排。为达到目前中国火电厂的排放标准,采用的放标准,采用的SO2排放控制措施至少要达到排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率?多少的脱硫效率?解:解:火电
17、厂排放标准火电厂排放标准700mg/m3;3%硫含量的煤烟气中硫含量的煤烟气中SO2体积分数取体积分数取0.3%。则每立方米烟气中含则每立方米烟气中含SO2mg857110644.2233 因此脱硫效率为因此脱硫效率为%8.91%10085717008571。习题习题2.某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫,脱硫某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫,脱硫效率为效率为90%。电厂燃煤含硫为。电厂燃煤含硫为3.6%,含灰为,含灰为7.7%。试计算:。试计算:1)如果按化学剂量比反应,脱除每)如果按化学剂量比反应,脱除每kgSO2需要需要多少多少kg的的CaCO3;2)如果实际应用时)如果实际应用时CaCO
18、3过量过量30%,每燃烧一,每燃烧一吨煤需要消耗多少吨煤需要消耗多少CaCO3;3)脱硫污泥中含有)脱硫污泥中含有60%的水分和的水分和40%CaSO4.2H2O,如果灰渣与脱硫污泥一起,如果灰渣与脱硫污泥一起排放,每吨燃煤会排放多少污泥?排放,每吨燃煤会排放多少污泥?解:解:1)22322322COOHCaSOOHSOCaCOkgm164100m=1.5625kgkgt72326411006.3kgm132648.641003.12)每燃烧1t煤产生SO2约约去除720.9=64.8kg。因此消耗CaCO3 kg174172648.64t4354.01743)CaSO4.2H2O生成量生成量
19、 则燃烧则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为煤脱硫污泥排放量为同时排放灰渣同时排放灰渣77kg。重点:重点:1.流化床燃烧的特点流化床燃烧的特点2.循环流化床的脱硫原理循环流化床的脱硫原理11醉翁亭记醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文,培养文言语感。反复朗读并背诵课文,培养文言语感。2结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写作思路。结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色,理解虚词在文中的作用。把握文章的艺术特色,理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情,理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写下岳阳楼记,寄托自己体会作者的思想感情,理解作者的政
20、治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写下岳阳楼记,寄托自己“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治理想。实际上,这次改革,受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外,还有范仲淹改革的另一位支持者的政治理想。实际上,这次改革,受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外,还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州,也就是今天的安徽省滁州市。北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州,也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间,欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇也是在此期间,欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭
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