治理含硫氧化物廢氣（大氣污染控制技術(shù)課件）

煙氣中硫氧化物主要來源：煙氣中的硫氧化物主要來源于燃料中的硫，硫燃燒產(chǎn)生SO2和SO3等污染物。SO2：是無色透明的氣體，有刺激性臭味，是形成酸雨的主要成分。硫氧化物的形成機(jī)制

有機(jī)硫的燃燒：CH3CH2SCH2CH3

→H2S+H2+C+C2H4H2S+3O2

＝2SO2+2H2OSO2+1/2O2

＝SO3硫化物硫燃燒:

4FeS2

+11O2

＝2Fe2O3+8SO2SO2

+1/2O2

＝SO3元素硫燃燒：

S+O2

＝SO2SO2

+1/2O2

＝SO3750℃以下析出800℃以上析出800℃以上析出思考：怎么減少SO2產(chǎn)生？石灰/生石灰CaO石灰石CaCO3消石灰/熟石灰Ca(OH)2石膏CaSO4高濃(>4%)SO2制硫酸、低濃煙氣脫硫。5.2.1.1石灰石/石灰-石膏法濕法煙氣脫硫技術(shù)：是用含有吸收劑的溶液或漿液，在濕狀態(tài)下去除煙氣中的SO2和處理脫硫產(chǎn)物的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：由于是氣液反應(yīng)，因此脫硫反應(yīng)速率快，效率高，易操控，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：系統(tǒng)存在堵塞和設(shè)備腐蝕問題，并要對污水進(jìn)行處理。(1)反應(yīng)原理①吸收過程在吸收塔內(nèi)進(jìn)行，主要反應(yīng)如下：

Ca(OH)2+SO2

＝CaSO3?(1/2)H2O+(1/2)H2OCaCO3+SO2+(1/2)H2O＝CaSO3?(1/2)H2O+CO2CaSO3?(1/2)H2O+SO2+(1/2)H2O＝Ca(HSO3)2

由于煙道氣中含有氧，還會發(fā)生如下副反應(yīng):2CaSO3?(1/2)H2O+O2+3H2O＝2CaSO4.2H2O②氧化過程在氧化塔內(nèi)進(jìn)行，主要反應(yīng)如下：

2CaSO3?(1/2)H2O+O2+3H2O＝2CaSO4?2H2OCa(HSO3)2+(1/2)O2+H2O＝CaSO4?2H2O+SO2§5.2煙氣脫硫技術(shù)1，石灰/石灰石-石膏法（2）工藝流程①吸收劑制備系統(tǒng)可以采用石灰或石灰石；一般優(yōu)先選石灰石。采用石灰石純度要超過90%對低含硫煤燃料，細(xì)度要保證250目90%過篩濾對高含硫煤燃料，細(xì)度要保證325目90%過篩濾采用石灰純度要超過85%§5.2煙氣脫硫技術(shù)目：每英寸長度上孔的數(shù)量。②煙氣吸收及氧化系統(tǒng)主要由吸收塔、煙氣再加熱裝置、旁路系統(tǒng)、有機(jī)劑添加裝置及煙囪組成。

吸收塔普遍采用冷卻、再除塵、吸收和氧化一體的新型吸收塔，如噴淋空塔、填料塔、雙回路塔和噴射鼓泡塔。③脫硫副產(chǎn)物處置系統(tǒng)來自吸收塔濃度約40-60%的石膏漿，泵入水力旋流器濃縮，然后通過脫水機(jī)脫水成為含水率低于10%的粉狀石膏，經(jīng)皮帶送入石膏倉庫。④污水處理系統(tǒng)一般脫硫污水pH值4-6，懸浮物9000-12700mg/L，并含汞、鉛、銅、鎳、鋅等重金屬及砷、氟等非金屬。處理方法：向污水加入石灰乳，pH值調(diào)至6-7，去除部分重金屬和氟化物，繼續(xù)加入石灰乳，pH值至8-9，重金屬生產(chǎn)氫氧化物和硫化物沉淀。噴淋式脫硫吸收塔示意圖§5.2煙氣脫硫技術(shù)（3）操作影響因素①漿液的pH值重要因素，pH值高，傳質(zhì)系數(shù)增高，SO2吸收速率加快，pH值低，SO2吸收速率下降，pH值低于4，幾乎不吸收SO2。一般情況，石灰石系統(tǒng)pH控制在5-7。②吸收溫度

溫度低有利于吸收，但溫度過低會是H2SO4和CaCO3或Ca(OH)2之間的反應(yīng)速度降低，因此，一般控制煙氣溫度50-60℃?！?.2煙氣脫硫技術(shù)③石灰石的粒度石灰石粒度直接影響其溶解速度，減小粒度可以加快溶解速度，增大與SO2的接觸面積，有利于脫硫，一般石灰石粒度為200-300目。④漿液濃度

過高，易產(chǎn)生堵塞、磨損和結(jié)垢；

過低，脫硫率較低且pH值不易控制。

石灰漿液濃度一般控制在10-15%

石灰石漿濃度一般控制30%⑤氧化方式自然氧化：利用煙氣中殘留的氧將液相的SO32-和HSO32-氧化成SO42-，氧化率一般小于15%強(qiáng)制氧化：向氧化槽中鼓入空氣，幾乎所有SO32-和HSO32-都會氧化成CaSO4·2H2O,處理后可以作為商業(yè)石膏出售。⑥防止結(jié)垢

造成結(jié)垢的主要原因是CaSO3被氧化成CaSO4，其次是水分蒸發(fā)。

防止結(jié)垢措施：設(shè)備池液量大，氣液相相對速度高，有較大的氣液接觸表面積，內(nèi)部構(gòu)件少，壓力減小等條件。另外有控制吸收液過飽和、適用添加劑?？刂莆找哼^飽和：添加二水硫酸鈣晶種或亞硫酸鈣晶種添加劑：已二酸、乙二胺、四乙酸、硫酸鎂、氯化鈣和單質(zhì)硫等。（同吸收率情況下，無已二酸，石灰石利用率60-70%，有已二酸，利用率達(dá)80%以上，減少固體廢棄物）1t石灰石用1-5kg已二酸。問題：1、防止石灰石-石膏法結(jié)垢和堵塞的技術(shù)措施有哪些？5.2.1.2堿式硫酸鋁-石膏法(1)反應(yīng)原理①吸收劑的制備

2Al2(SO4)3+3CaCO3+6H2O＝Al2(SO4)3?Al2O3+3CaSO4?2H2O+3CO2

②吸收Al2(SO4)3?Al2O3+3SO2

＝Al2(SO4)3?Al2(SO3)3③氧化Al2(SO4)3?Al2(SO3)3+3/2O2

＝2Al2(SO4)3④中和

Al2(SO4)3+3CaCO3+6H2O＝Al2(SO4)3?Al2O3+3CaSO4?2H2O+3CO2§5.2煙氣脫硫技術(shù)硫酸鋁循環(huán)使用（2）工藝流程

§5.2煙氣脫硫技術(shù)堿式硫酸鋁-石膏法工藝流程氧化塔§5.2煙氣脫硫技術(shù)(3)影響因素

①吸收液堿度生產(chǎn)中常常將堿度控制在20﹪～30﹪

中和后的吸收劑堿度控制為25﹪～35﹪。②操作液氣比

吸收段液氣比值控制為10L/m3

，增濕段則為3L/m3。③氧化催化劑一般使用MnSO4作催化劑,加入量為1～2g/L§5.2煙氣脫硫技術(shù)5.2.1.3鈉堿吸收法

用NaOH或NaCO3水溶液吸收廢氣中的SO2后，直接將吸收液處理成副產(chǎn)物。（1）循環(huán)鈉堿法：

2Na2CO3+SO2+H2O=2NaHCO3+Na2SO32NaHCO3+SO2=Na2SO3+H2O+2CO22NaOH+SO2=Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2=2NaHSO3

2NaHSO3=Na2SO3+SO2+H2O§5.2煙氣脫硫技術(shù)隨著Na2SO3逐漸轉(zhuǎn)變成NaHSO3，溶液的pH值逐漸下降；當(dāng)吸收液pH降低到一定值，溶液的吸收能力降低，這是需要將含有NaHSO3的吸收液送入解吸系統(tǒng)，加熱使NaHSO3分解，獲得固體NaSO3和高濃度SO2。這種方法可以回收高濃度SO2，適合大流量煙氣的凈化，脫硫效率大于90%。(2)亞硫酸鈉法

將吸收后得到的NaHSO3溶液用NaOH或Na2CO3中和，使NaHSO3轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2SO3，反應(yīng)方程式為：

NaOH+NaHSO3=Na2SO3+H2ONa2CO3+2NaHSO3=2Na2SO3+H2O+CO2§5.2煙氣脫硫技術(shù)亞硫酸鈉法工藝流程圖§5.2煙氣脫硫技術(shù)將配好的Na2CO3溶液送入吸收塔，與含有SO2的氣體逆流接觸，當(dāng)循環(huán)也pH為5.6-6.0時，即可得到NaHSO3溶液。將吸收后的NaHSO3溶液送至中和槽，用NaOH溶液中和至pH7左右，用蒸汽加熱，除掉其中CO2，加入適量的硫化鈉溶液以出去鐵和重金屬離子。然后采用NaOH中和至pH12，在加入少量活性炭脫色，可得到濃度21%的Na2SO3溶液;用蒸汽加熱濃縮，結(jié)晶，用離心機(jī)甩干，烘干后得到Na2SO3產(chǎn)品，純度達(dá)96%。優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率90-95%，工藝流程簡單，操作方便，脫硫費(fèi)用低。缺點(diǎn)：堿的消耗量大，只適合小流量煙氣的凈化。5.2.1.4氨吸收法（1）反應(yīng)原理①吸收

2NH3+SO2+H2O＝(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3

尾氣中含有O2和CO2，吸收過程中發(fā)生副反應(yīng)：

2(NH4)2SO3+O2

＝2(NH4)2SO42NH4HSO3+O2

＝2NH4HSO42NH3+H2O+CO2

＝(NH4)2CO3

§5.2煙氣脫硫技術(shù)②酸解

NH4HSO3+H2SO4

＝(NH4)2SO4+2SO2↑+2H2O(NH4)2SO3+H2SO4

＝(NH4)2SO4+SO2↑+H2O③中和

NH3+H2SO4

＝(NH4)2SO4§5.2煙氣脫硫技術(shù)(2)工藝流程氨-酸法凈化硫酸尾氣工藝流程1-尾氣吸收塔；2-母液循環(huán)槽；3-母液循環(huán)泵；4-母液高位槽；5-硫酸高位槽；6-反應(yīng)槽；7-分解塔；8-中和槽；9-硫酸銨液泵

§5.2煙氣脫硫技術(shù)兩段氨吸收法流程圖§5.2煙氣脫硫技術(shù)5.2.1.5氧化鎂法(1)反應(yīng)原理①吸收

MgO+H2O＝Mg(OH)2(漿液)Mg(OH)2+SO2+5H2O＝MgSO3?6H2OMgSO3+SO2+H2O＝Mg(HSO3)2Mg(HSO3)2+Mg(OH)2+10H2O＝2MgSO3?6H2OMgSO3+O2

＝MgSO4MgO+SO3

＝MgSO4§5.2煙氣脫硫技術(shù)②分離干燥從吸收塔中排出的吸收液中固體含量為10%，固液分離后進(jìn)行干燥，除去結(jié)晶水，得到MgSO3、MgSO4、MgO和惰性組分（如飛灰）的混合物。由于干燥過程排出的尾氣需通過旋風(fēng)除塵器捕集夾帶的固體顆粒。③分解將干燥后的MgSO3和MgSO4煅燒，重新得到MgO，同時放出SO2。

C+1/2O2

＝COMgSO3

＝MgO+SO2↑MgSO4+CO＝MgO+SO2↑+CO2↑

§5.2煙氣脫硫技術(shù)(2)工藝流程氧化鎂吸收法凈化鍋爐煙氣工藝流程圖開米柯文氏管洗滌器§5.2煙氣脫硫技術(shù)氧化鎂吸收法凈化鍋爐煙氣系統(tǒng)圖§5.2煙氣脫硫技術(shù)5.2.1.6海水煙氣脫硫技術(shù)(1)反應(yīng)原理①吸收

SO2+H2O＝H2SO3H2SO3

＝2H++SO32-②氧化

2SO32-+O2

＝SO42-H++HCO3ˉ＝H2CO3H2CO3

＝H2O+CO2↑§5.2煙氣脫硫技術(shù)(2)Flake-Hydro海水脫硫工藝§5.2煙氣脫硫技術(shù)①海水輸送系統(tǒng)海水通過虹吸井的吸水池，經(jīng)過加壓泵將海水送入吸收塔頂部。②煙氣系統(tǒng)鍋爐排出的煙氣經(jīng)除塵和冷卻后，從塔底送入吸收塔，吸收塔出口的清潔煙氣經(jīng)過加熱升溫至70℃以上經(jīng)煙囪排入大氣。③SO2吸收系統(tǒng)從塔底送入吸收塔的煙氣與由塔頂均勻噴灑的純海水逆向充分接觸混合，海水將煙氣中SO2吸收生成亞硫酸根離子。④海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)海水恢復(fù)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)是曝氣池，曝氣池中注入大量海水（循環(huán)冷卻水）和鼓入適量的壓縮空氣，使海水中的亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害的硫酸鹽，同時釋放出CO2，使海水的pH值升到6.5以上，達(dá)標(biāo)后排入大海?！?.2煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：a.工藝簡單，運(yùn)行可靠；b.系統(tǒng)無磨損、堵塞和結(jié)垢問題，系統(tǒng)利用率高；c.不添加脫硫劑，無廢水廢料處理問題，運(yùn)行管理工作較簡單；d.系統(tǒng)脫硫率達(dá)90﹪；e.投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，一般投資占電廠投資的7～8﹪，全煙氣量處理時系統(tǒng)電耗占發(fā)電量的1﹪～1.5﹪左右。投資和運(yùn)行費(fèi)用通常比石灰石—石膏法低三分之一以上。但是海水堿度有限，通常用于低硫煤（<1%）脫硫?！?.2煙氣脫硫技術(shù)問題：海水用于煙氣脫硫是否合適，簡述其理由？5.2.2半干法煙氣脫硫半干法煙氣脫系統(tǒng)融合了濕法和干法兩種系統(tǒng)的特色，市場占有率僅次于濕法。目前廣泛使用的半干法是噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)。投資一般低于傳統(tǒng)濕式法，一般適用于低中硫煤的煙氣脫硫。5.2.2.1旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(1)工藝原理將吸收劑以霧狀噴入塔內(nèi)，一方面吸收劑與煙氣中SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)固體產(chǎn)物，另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑，使之不斷干燥，在塔內(nèi)脫硫反應(yīng)后形成的產(chǎn)物為干粉，其部分在塔內(nèi)分離，另一部分隨煙氣進(jìn)入電除塵器收集。(1)反應(yīng)原理①生石灰制漿CaO+H2O＝Ca(OH)2②吸收SO2+H2O＝H2SO3③脫硫劑與SO2反應(yīng)Ca(OH)2+H2SO3

＝CaSO3+H2O④液滴中CaSO3過飽和析出CaSO3(液)＝CaSO3(固)⑤部分CaSO3（液）被氧化

CaSO3(液)+1/2O2

＝CaSO4(液)⑥CaSO4迅速沉淀析出?！?.2煙氣脫硫技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便，能耗低，脫硫效率80-85%。缺點(diǎn)：吸收劑消耗量大，對高硫煤不經(jīng)濟(jì)，適合中小型電廠和燃用中、低硫煤的鍋爐。(2)工藝流程

§5.2煙氣脫硫技術(shù)

①脫硫漿液的制備

在配漿槽內(nèi)配置濃度為20%左右的石灰漿，后將石灰漿泵至吸收劑灌，在泵入高位槽。②脫硫漿液的霧化石灰漿液經(jīng)旋轉(zhuǎn)離心霧化器被噴射成石灰乳霧化微滴。③霧滴與煙氣接觸煙氣沿切線方向進(jìn)入噴霧干燥吸收塔頂部的蝸殼狀煙氣分配器，沿霧化輪四周進(jìn)入塔內(nèi)，正好與吸收劑形成逆向接觸。

§5.2煙氣脫硫技術(shù)④SO2吸收和水分的蒸發(fā)煙氣與吸收劑在吸收塔內(nèi)接觸后，煙氣中的SO2與Ca(OH)2反應(yīng)生產(chǎn)CaSO3和CaSO4微粒，水分被蒸發(fā)，含水率一般在2%以下。⑤灰渣的再循環(huán)與排除部分粉粒在噴霧干燥吸收塔內(nèi)被收集，剩余部分和煙氣的飛灰隨氣流進(jìn)入袋式除塵器或電除塵器被分離。部分除塵器灰渣被循環(huán)使用以提高脫硫劑利用率，其余進(jìn)行綜合利用。影響因素：脫硫效率隨鈣硫比的增大而增大，當(dāng)鈣硫比小于1，脫硫效率完全有吸收劑量決定；當(dāng)鈣硫比大于1，脫硫效率增加緩慢，石灰利用率也下降。5.2.2.2爐內(nèi)噴鈣-爐后增濕活化脫硫技術(shù)（1）反應(yīng)原理將磨細(xì)到325目左右的石灰石粉用氣流輸送方法噴射到爐膛上部溫度為900～1250℃的區(qū)域；CaCO3立即分解并與煙氣中的SO2和少量的SO3反應(yīng)生成CaSO4；

在活化器內(nèi)爐膛中未反應(yīng)的CaO與噴入的水反應(yīng)生成Ca(OH)2，SO2與生成Ca(OH)2快速反應(yīng)生成CaSO3，有部分被氧化成CaSO4。

§5.2煙氣脫硫技術(shù)（2）工藝流程§5.2煙氣脫硫技術(shù)①石灰石粉制備系統(tǒng)將石灰石磨細(xì)成325目左右的石灰石粉②爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)將磨細(xì)的石灰石粉噴入燃燒鍋爐，石灰石被高溫煅燒成CaO會與SO2發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)CaSO4③煙氣增濕活化系統(tǒng)為反應(yīng)的CaO在此與水反應(yīng)生成Ca(OH)2，并吸收SO2，生成CaSO3。④除塵裝置，將石膏、石灰石和石灰顆粒捕獲收集，一部分送回增濕活化系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)，另一部分用車運(yùn)走處理。（3）主要性能保證①石灰石粉CaCO3含量>93%，80%粉粒粒徑<40μm，Ca/S=2.5時，系統(tǒng)脫硫率≥75%（爐內(nèi)噴鈣的脫硫率約25%~35%，煙氣經(jīng)過加水增濕活化和干灰再循環(huán)，可使系統(tǒng)的脫硫率達(dá)到75%；）②電除塵器前粉塵濃度≤72g/m3，煙氣溫度>70℃。③活化器出口煙氣溫度>55℃，壓力損失<1300Pa。④系統(tǒng)的平均電負(fù)荷<760kW。⑤系統(tǒng)的利用率>95%，系統(tǒng)的使用年限為20年?！?.2煙氣脫硫技術(shù)5.2.2.3循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)（1）工藝流程§5.2煙氣脫硫技術(shù)脫硫劑多次再循環(huán)，延長了脫硫劑與煙氣的接觸時間，大大提高脫硫劑的利用率，脫硫效率達(dá)90%?！?.2煙氣脫硫技術(shù)（2）主要設(shè)備①脫硫電石渣漿噴霧系統(tǒng)把電石渣漿液（主要成分Ca(OH)2）霧化噴入循環(huán)流化床②脫硫劑回料系統(tǒng)吸收塔排出、夾帶脫硫劑的煙氣經(jīng)預(yù)除塵器除塵后進(jìn)入電除塵，分離處理的物料經(jīng)空氣斜槽送入吸收塔循環(huán)使用。③氣流分布噴口主要作用是保證氣流具有一定的初速度，使脫硫劑能與氣流充分混合，形成流化態(tài)§5.2煙氣脫硫技術(shù)④水霧化噴嘴由風(fēng)機(jī)送出的空氣從進(jìn)氣口穩(wěn)定進(jìn)入，經(jīng)旋流槽使氣流旋轉(zhuǎn)噴出；脫硫漿液從進(jìn)水口進(jìn)入，在噴嘴出口處，氣水發(fā)生混合而使水霧化。⑤自動控制系統(tǒng)

PLC自動控制系統(tǒng)。5.2.3干法煙氣脫硫

5.2.3.1活性炭吸附法

（1）反應(yīng)原理①吸附物理吸附SO2→SO2*O2→O2*H2O→H2O*化學(xué)吸附2SO2*+O2*→3SO3*SO3*+H2O→H2SO4*H2SO4*+nH2O→H2SO4?nH2O總反應(yīng)：SO2+H2O+O2→H2SO4

§5.2煙氣脫硫技術(shù)②活性炭再生活性炭吸附的硫酸存在于活性炭的微孔中，降低了其吸附能力?？捎盟闯龌钚蕴课⒖字械牧蛩峄蛲ㄟ^加熱使炭與硫酸發(fā)生反應(yīng)的方法使活性炭得到再生。（2）工藝流程①水洗再生法（脫硫效率達(dá)90%）可用與硫酸廠、鈦白廠的尾氣處理，得到稀硫酸?！?.2煙氣脫硫技術(shù)尾氣先經(jīng)文丘里洗滌器，被循環(huán)槽的稀硫酸冷卻、除塵；洗滌后的氣體進(jìn)入固定床活性炭吸附器，吸附后氣體排空；吸附器頂端間歇噴水，洗去吸附劑上的硫酸，得到10-15%的稀硫酸；稀硫酸進(jìn)入洗滌器后被蒸濃到25-35%，進(jìn)一步濃縮可達(dá)70%，可用來生產(chǎn)化肥。②加熱再生法（脫硫率超85%）1、煙氣送入吸附塔與活性炭錯流接觸，SO2被吸附，凈氣排出；2、吸附了SO2的活性炭送入脫附塔，先在廢氣熱交換器內(nèi)預(yù)熱至300℃，再與300℃的過熱水蒸氣接觸，活性炭上的硫酸被還原成SO2放出；3、脫硫后的活性炭與冷空氣接觸降溫至150℃，送入空氣處理槽，與熱空氣接觸，進(jìn)一步脫除SO2，然后送入吸附塔循環(huán)使用。脫附塔產(chǎn)生的SO2、CO2和水蒸汽經(jīng)換熱器除水后送入硫酸廠。（3）影響因素①溫度活性炭吸附時，物理、化學(xué)吸附的吸附量均受溫度影響；溫度升高，吸附量下降。根據(jù)不同特性可分為低溫、中溫、高溫吸附。②氧和水分氧和水的存在，會發(fā)生化學(xué)吸附，總吸附量大大增加。含氧量低于3%，反應(yīng)效率下降，氧含量高于5%，反應(yīng)效率明顯提高。一般煙氣含氧5-10%，能滿足脫硫要