第09章-硫氧化物的控制-大气污染控制工程-教学课件.ppt
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- 09 氧化物 控制 大气污染 控制工程 教学 课件
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1、9.9.硫氧化物的控制硫氧化物的控制全国降水酸雨概率分布全国降水酸雨概率分布酸雨控制区和二氧化硫污染控制区酸雨控制区和二氧化硫污染控制区“两控区两控区”的划的划分分n范围范围两控区涉及两控区涉及2727个省、个省、市、自治区;面积市、自治区;面积109109万平方公里,占国土面积万平方公里,占国土面积11.4%11.4%,其中酸雨控制,其中酸雨控制区区8080万平方公里,二氧化硫污染控制区为万平方公里,二氧化硫污染控制区为2929万平方万平方公里。公里。n排放量排放量两控区两控区19951995年排放二氧化硫约年排放二氧化硫约14001400万万吨,占全国吨,占全国23702370万吨的万吨的
2、59%59%。n 目标目标到到20002000年,两控区内排放二氧化硫的工业年,两控区内排放二氧化硫的工业污染源达标排放,二氧化硫排放量控制在污染源达标排放,二氧化硫排放量控制在14001400万吨,万吨,主要城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量主要城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境质量标准,酸雨污染恶化的趋势得到缓解。到标准,酸雨污染恶化的趋势得到缓解。到20102010年,年,两控区内二氧化硫排放量控制在两控区内二氧化硫排放量控制在14001400万吨,全部城万吨,全部城市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境标准。市环境空气二氧化硫浓度达到国家环境标准。“两控区两控区”分布分布v 燃烧前
3、脱硫燃烧前脱硫v 燃烧中脱硫燃烧中脱硫v 烟气脱硫烟气脱硫二氧化硫污染的控制方法二氧化硫污染的控制方法燃烧前脱硫燃烧前脱硫v煤的替代煤的替代-燃用低硫煤燃用低硫煤v物理法物理法-利用比重、磁力、电力等性质分离煤中的利用比重、磁力、电力等性质分离煤中的杂质杂质v化学法化学法-用化学方法除去煤中以化学键方式结合的用化学方法除去煤中以化学键方式结合的硫分硫分v生物法生物法-用特殊的菌种去除煤中的硫分用特殊的菌种去除煤中的硫分v型煤固硫型煤固硫v煤的气化煤的气化-在一定的温度和压力下将煤转化为气体在一定的温度和压力下将煤转化为气体v煤的液化煤的液化-直接液化、间接液化直接液化、间接液化燃烧中脱硫燃烧中
4、脱硫循环流化床燃烧脱硫循环流化床燃烧脱硫9.1 9.1 烟气脱硫概述烟气脱硫概述 烟气脱硫方法按照脱硫产物是否回收可分两类:烟气脱硫方法按照脱硫产物是否回收可分两类:抛弃法和再生法。抛弃法和再生法。烟气脱硫也可以按脱硫剂是否以溶液(浆液)状烟气脱硫也可以按脱硫剂是否以溶液(浆液)状态进行分类:湿法、半干法和干法。态进行分类:湿法、半干法和干法。烟气脱硫也可以按脱硫剂的种类分为石灰法、氨烟气脱硫也可以按脱硫剂的种类分为石灰法、氨法、金属氧化物法。法、金属氧化物法。9.2 9.2 主要的烟气脱硫湿法工艺主要的烟气脱硫湿法工艺(一)湿式石灰石石灰法(一)湿式石灰石石灰法 是目前应用最成熟、最广泛的方
5、法。其反应机是目前应用最成熟、最广泛的方法。其反应机理如下:理如下:石灰石系统和石灰系统的重要区别石灰石系统和石灰系统的重要区别l 石灰石系统中,石灰石系统中,CaCa2+2+的产生与的产生与H H+浓度和浓度和CaCOCaCO3 3的的存在有关;而石灰系统中,存在有关;而石灰系统中,CaCa2+2+的产生仅于氧化的产生仅于氧化钙的存在有关。因此,石灰石系统在运行时其钙的存在有关。因此,石灰石系统在运行时其pHpH较石灰系统低。较石灰系统低。l 石灰石系统中,固液相传质阻力相当大;而石石灰石系统中,固液相传质阻力相当大;而石灰系统液相传质阻力很小。所以石灰石系统通常灰系统液相传质阻力很小。所以
6、石灰石系统通常要求较高的要求较高的Ca/SCa/S比和液气比。比和液气比。项目项目石灰石灰石灰石石灰石SOSO2 2浓度浓度(ppmppm)4000400040004000浆液固体含量浆液固体含量()1010151510101515气体速度气体速度(m/sm/s)3.03.03.03.0钙钙/硫比硫比1.051.051.11.11.11.11.31.3液液/气比气比(L/m(L/m3 3)4.74.78.88.8浆液浆液pHpH值值7.57.55.65.6石灰石和石灰法典型操作条件的比较石灰石和石灰法典型操作条件的比较系统构成:系统构成:l 由石灰石粉料仓、石灰石磨机及测量站构成的由石灰石粉料
7、仓、石灰石磨机及测量站构成的石灰石灰石制备系统石制备系统。石灰石粉加水制备成固体质量分数为。石灰石粉加水制备成固体质量分数为10101515的浆液。的浆液。l 由洗涤循环、除雾器和氧化工序组成的由洗涤循环、除雾器和氧化工序组成的吸收塔吸收塔(吸(吸收和氧化系统)。由吸收塔、除雾器和氧化槽组成。收和氧化系统)。由吸收塔、除雾器和氧化槽组成。l 烟气再热系统烟气再热系统。l 脱硫风机脱硫风机。l 由水力旋流分离器和真空皮带过滤机组成的由水力旋流分离器和真空皮带过滤机组成的石膏脱石膏脱水装置及贮存装置水装置及贮存装置。l 废水处理系统废水处理系统。石灰石石灰法的改进石灰石石灰法的改进己二酸石灰法己二
8、酸石灰法 克服石灰石难溶于水,容易结垢的缺点。克服石灰石难溶于水,容易结垢的缺点。碳酸碳酸 己二酸己二酸 亚硫酸亚硫酸(二)双碱法烟气脱硫技术(二)双碱法烟气脱硫技术 克服了石灰石克服了石灰石/石灰法容易结垢的缺点。石灰法容易结垢的缺点。原理:原理:232232322322322CO SONa SO CONa 2NaHSO OHSOSONaOH SONa SO2NaOH吸收过程吸收过程再生过程再生过程石灰再生石灰再生OH5.1OH5.0CaSOSONa 2NaHSO OHCaCaSO 2NaOH SONa OHCa2233232332222233233COOH5.0OH5.0CaSOSONa
9、2NaHSO CaCO再生过程再生过程石灰石再生石灰石再生O2H2CaSO2NaHSO O3HSOHSONaOH5.02CaSOO2HCaSO2NaOH O2HSONa OHCa2432424223242422副反应副反应42232SONaO5.0SONa脱除硫酸盐脱除硫酸盐OH5.0CaSO2NaOH21SONaCaCaCO2HOHCOCaCaCO2Na CONa Ca23232232223322软化软化钙的去除钙的去除双碱法工艺特点双碱法工艺特点优点:优点:n用用NaOH作为吸收剂,水泵、管道、设备均无腐蚀作为吸收剂,水泵、管道、设备均无腐蚀和堵塞现象,便于运行和保养。和堵塞现象,便于运行
10、和保养。n吸收塔内无沉淀发生,可采用高效吸收塔,大大降吸收塔内无沉淀发生,可采用高效吸收塔,大大降低吸收塔设备尺寸,降低投资。低吸收塔设备尺寸,降低投资。n脱硫效率高,一般在脱硫效率高,一般在90以上。以上。缺点缺点nNa2SO3氧化成为氧化成为Na2SO4,较难再生,需不断补充,较难再生,需不断补充NaOH或或Na2CO3,增加碱的消耗量。,增加碱的消耗量。nNa2SO4降低石膏品质。降低石膏品质。原理:天然海水中含有一定量的可溶性碳酸盐,原理:天然海水中含有一定量的可溶性碳酸盐,通常呈碱性,自然碱度为通常呈碱性,自然碱度为1.21.22.5mmol/L2.5mmol/L。化学反应:化学反应
11、:(三)海水脱硫法(三)海水脱硫法)(2422323333222SO O SOSO H HSOHSO HSOH OH gSOSOSO2 2与水与水OH COCOH H HCOHCO H CO22323323H H+与碳酸盐与碳酸盐1.Flake-hydro工艺工艺海水脱硫海水脱硫Flake-hydro工艺工艺系统组成:系统组成:l烟气系统烟气系统l供排海水系统供排海水系统l海水恢复系统:主体结构为曝气池,吸收塔的酸性海水恢复系统:主体结构为曝气池,吸收塔的酸性吸收液与碱性海水在曝气池中充分混合,同时曝气吸收液与碱性海水在曝气池中充分混合,同时曝气系统向池中鼓入适量压缩空气,使海水中的亚硫酸系统
12、向池中鼓入适量压缩空气,使海水中的亚硫酸盐转化为硫酸盐,释放出盐转化为硫酸盐,释放出CO2,使海水,使海水pH值上升到值上升到6.5以上,达到排放标准。以上,达到排放标准。机理:石灰与海水中的氯化镁和硫酸镁反应,生成机理:石灰与海水中的氯化镁和硫酸镁反应,生成氢氧化镁,可有效吸收二氧化硫。氢氧化镁,可有效吸收二氧化硫。反应:反应:222224224CaCl OHMg OHCa MgClO2HCaSO OHMg OHCa MgSO2.海水脱硫海水脱硫Bechtel工艺工艺吸收剂再生吸收剂再生4232422424424232323222MgSO0.5OMgSOO2H 2MgSO OHMg HSOM
13、gHSOMg SOH MgSOO2H MgSO OHMg SOHSOH OH gSO)(吸收反应吸收反应系统构成系统构成l预冷却器预冷却器 烟气温度从烟气温度从149冷却至冷却至52l吸收系统吸收系统 l再循环槽再循环槽 MgSO3 MgSO4l仪表控制系统仪表控制系统 数据采集、控制、现场监测功能数据采集、控制、现场监测功能(四)湿式氨法脱硫(四)湿式氨法脱硫 吸收剂:氨吸收剂:氨优点:优点:l吸收反应为气液或气固反应,反应速率快,吸收反应为气液或气固反应,反应速率快,反应完全,吸收剂利用效率高。反应完全,吸收剂利用效率高。l相对于钙基脱硫工艺,系统简单、设备体积小、相对于钙基脱硫工艺,系统
14、简单、设备体积小、能耗低。能耗低。l副产品为硫酸铵,可作为农用肥料销售。副产品为硫酸铵,可作为农用肥料销售。缺点:缺点:l吸收剂费用高,运行成本高。吸收剂费用高,运行成本高。原理原理化学反应化学反应吸收过程吸收过程中和结晶中和结晶42423243422324324232SONHO21SONHHSO2NHOHSOSONHSONHOH2NHSO(结晶)OHSONH2OHSONHSONHNHHSONH23242324324334工艺类型工艺类型(1)Walther氨法工艺氨法工艺1.电除尘器电除尘器 2.热交换热交换器器 3.SO2洗涤器洗涤器 4.快速洗涤器快速洗涤器 5.引风引风机机 6.NO3
15、洗涤器洗涤器 7.烟囱烟囱 8.臭氧发生器臭氧发生器 9.氨水箱氨水箱 10.氧气罐氧气罐11.生产化肥装置生产化肥装置(2)(2)氨硫酸铵法氨硫酸铵法 目的:克服净化后烟气中存在气溶胶的问题。目的:克服净化后烟气中存在气溶胶的问题。主要改进:将传统的多塔改为结构紧凑的单塔,主要改进:将传统的多塔改为结构紧凑的单塔,并在塔内安装湿式电除尘器,解决气溶胶问题。并在塔内安装湿式电除尘器,解决气溶胶问题。主要特点:主要特点:l整个反应在一个结构紧凑的洗涤塔内进行,有效整个反应在一个结构紧凑的洗涤塔内进行,有效降低投资成本和能耗。降低投资成本和能耗。l脱硫效率高,对烟气条件变化适应性强。脱硫效率高,对
16、烟气条件变化适应性强。l不产生废水或废渣。不产生废水或废渣。1.1.风机风机 2.2.预热段预热段 3.13.1号洗涤塔号洗涤塔 4.4.氨氨 5.25.2号洗涤塔号洗涤塔 6.6.重油罐重油罐7.7.油泵油泵 8.8.加热炉加热炉 9.9.烟囱烟囱 10.10.饱和液槽饱和液槽 11.11.灰渣过滤器灰渣过滤器 12.12.母液母液槽槽 13.13.母液高位槽母液高位槽 14.14.中和结晶器中和结晶器 15.15.离心机离心机 16.16.母液离心槽母液离心槽系统构成系统构成l烟气系统烟气系统 包括脱硫增压风机、烟气冷却装置、包括脱硫增压风机、烟气冷却装置、热交换器等。热交换器等。l脱硫洗
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