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1、刘振宇,第六节：烟气脱硫脱硝,煤化学、煤化工知识培训,燃煤是我国的主要污染源,87SO2，67NOX，60烟尘，（汞、VOCs、CO2 ）,硫排放 全国硫酸产量；硫硝 全国合成氨产量 50万台工业锅炉、4亿千瓦煤电装机容量,NOX的控制量？,S和N,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,SO2 SO3,硫酸盐,陆地,海洋,大气,冶炼 Cu、Zn、 Pb和Ni等,燃烧 煤、石油、天然气,硫的循环,Noel de Nevers, Air Pollutio
2、n Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,姚强等洁净煤技术 2005 化学工业出版社,循环流化床燃烧脱SO2,湿法脱SO2：CaCO3浆液ScrubbingFGD,鼓泡床,特点： 气液接触较好 烟气压降高,特点： 气液接触差 烟气压降低,特点： 气液接触好 单位压降的传质最好,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气湿法脱SO2举例工艺流程,Noel de Nev
3、ers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,脱硫塔,脱硫烟气去烟囱,除尘烟气,粉碎的石灰石,清水,空气,风机,浆液循环,固体 排出泵,循环水,真空过 滤带,石膏,湿 固体,旋风分离,至 废水 处理,烟气湿法脱SO2举例洗涤塔,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,Noel de Nevers, Air Pollution Contro
4、l Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气湿法脱SO2举例运行数据,烟气湿法脱SO2举例化学与化工基础,气体的溶解亨利常数、溶解度与浆液的pH SO2的溶解度很低，提高浆液的pH有利（加强碱） 高pH会使得CO2转化为碳酸盐，消耗有效组分,固体的沉降难溶物质的溶度积（CaSO4） 任何部位的结垢,固体的反应CaCO3表面生成CaSO4壳，阻碍CaCO3的利用 扩散与反应，提高固体的孔隙（加Mg） CaCO3溶解度的提高（低pH，但降低SO2溶解度） CaSO3氧化为CaSO4,其他喷淋液滴的蒸发 浆液组成复杂(CaCO3
5、, CaSO42H2O, CaSO30.5H2O) 固液分离（Hydroclone，真空过滤）,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气湿法脱SO2举例问题及解决方法,对钢材腐蚀许多其他污染物，氯化物（酸性条件下） 增加排水量，降低系统中的氯化物浓度,结垢和堵塞CaSO4等，阀门、泵、控制设备等 控制循环浆液中石膏量，防止石膏过饱和？,除雾器堵塞小液滴随气流上升，下游设备结垢 将纤维除雾器改为栅板状，间歇清水喷洗,钙利用率低CaSO4在CaCO3颗
6、粒表面形成壳 加大塔底容积（浆液停留时间），提高CaCO3溶解量,液固分离差CaSO30.5H2O形成片状小结晶，阻碍脱水 提高塔低氧化速率，提高CaSO4的量,现有问题：设备和运行昂贵、运行问题、大量固体废物,烟气,烟气,液体,液体,湿法脱SO2：CaCO3 Scrubbing的思考,鼓泡床,烟气,烟气,液体,液体,喷淋床,烟气,烟气,液体,液体,填充床,特点： 气液接触较好 烟气压降高,特点： 气液接触差 烟气压降低,特点： 气液接触好 单位压降的传质最好,这个反应器的问题？ 固体的沉降与结垢？,液滴下降高度与 脱硫效率的关系？ 液体pH的关系？,Noel de Nevers, Air P
7、ollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气脱SO2其他方法,类别脱硫剂及方法 湿法抛弃CaCO3淋洗（Limeston Scrubbing） Ca(OH)2淋洗（Lime Scrubbing）,双碱Na2CO3 NaHCO3,干法抛弃CaCO3或Ca(OH)2喷入炉内 Na2CO3或NaHCO3喷入炉内或烟气 流化床脱硫,（Na2SO3+CaCO3CaSO42H2O+Na2CO3),半干抛弃Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3浆液喷入烟气， - SO2吸收在液滴中，反应（类似湿法） -
8、 干燥后，SO2与固体颗粒反应（类似干法）,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气脱SO2其他方法（半干法）,烟气 200oC,Ca基浆液 30固体,袋式除尘,固体,去制浆,气-固 70oC,喷雾干燥 停留6-8s,固体 填埋,洁净 烟气,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,烟气脱SO2其他方法（半干
9、法）,脱SO2主要发生在液相 浆液和H2O含量很重要（热量平衡、反应速率、操作稳定性）,总效率,喷雾干燥器效率,袋式除尘效率,赵毅、李守信 有害气体控制工程2001, 化学工业出版社,烟气脱SO2其他方法（LIFAC）,LIFAC: 炉内喷钙炉后增湿活化灰循环,CaSO4 抛弃？ 资源化？,烟气脱SO2回收法,SO2 S、H2SO4、(NH4)2SO4,吸收、吸附,解吸或脱附,烟气,干净的烟气,吸收剂、吸附剂,吸收剂：NH3水等 吸附剂：活性炭（活性焦）、金属氧化物,烟气脱SO2活性焦/炭（AC）,脱SO2：在AC表面 SO2 O SO3 SO3 H2OH2SO4, 被AC的含氧官能团氧化 在
10、AC的微孔中储存,硫的脱附/回收： I 水洗稀硫酸, 洗涤效率；稀硫酸的浓缩；设备的腐蚀,II 加热脱附SO2, 升温、降温效率；稀硫酸还原耗炭； 脱附SO2的转化 循环变温过程对反应器的要求,低温： 100 oC: 活性较高 50 oC: 脱硫和硫酸脱附可连续进行,烟气脱SO2活性焦/炭（AC）,锅炉烟气,氨,烟 囱,再生活性焦,吸硫活性焦,再生加热,再生冷却,活 性 焦,富SO2气,碎料,150oC,400oC 120oC,振筛,硫回收,很有潜力同时脱硫、脱硝、脱汞、脱VOC、脱尘,Mitsui-BF: 脱硫98%，脱硝80%, AC的改进,问题活性焦造粒成本高 活性焦损失较大 活性焦活性
11、不足,NONO2HNO3,陆地,海洋,大气,燃烧及化工,硝的循环,Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (2nd Edition), 2000, 清华大学出版社, McGraw-Hill,燃烧中硝的生成方式,热力NOX（Thermal） 空气：N2O2 NOX,快速NOX（Prompt） N2 + CH HCN + N N + O2 NOX HCN + O2 NOX + N2,燃料NOX（Fuel） 燃料NO2 NOX,不同锅炉的硝生成量与需减排量,姚强等洁净煤技术 2005 化学工业出版社,低氮燃烧,针对煤粉炉燃烧温度高，热力NO
12、X量大 循环流化床炉燃烧温度低,核心降低温度，改变环境 分段（分级）控制燃料和空气比例,空气分级燃烧燃料一次进入，空气分级进入 - 降低燃烧温度，部分形成还原气氛,燃料分级燃烧燃料分级进入，空气分级进入 - 分级喷入燃料，中部形成还原气氛，还原NOX,浓淡燃烧两个燃烧器，不同空气/燃料比例 - 降低燃烧温度,烟气再循环将部分烟气返回炉内 - 降低燃烧温度,低氮燃烧空气分级燃烧,一级少用空气，燃烧部分燃料 （富燃或贫氧） - 降低燃烧温度，减少热力NOX生成 - 构成还原气氛，还原产生的NOX,赵毅、李守信有害气体控制工程2001, 化学工业出版社,二级输入空气，燃烧剩余燃料 - 燃烧温度较低，
13、产生少量热力NOX,烟气脱硝,低NOX燃烧只能部分降低NOX排放，需锅炉改造 烟气脱硝,多种方法 - 氧化法NO氧化后溶于水或被碱性物质吸收（湿法） - 还原法NOX被NH3、CH4、烃等还原为N2（干法）, 选择性非催化还原（SNCR） NH3、尿素等还原烟气中NOX，而不还原烟气中的O2 9001100oC，NH3用量大、泄漏, 非选择性催化还原（NSCR） CH4、CO、H2等还原剂，既还原NOX，也还原O2 贵金属催化剂(550800oC)，CuCrO2等，还原剂耗量大, 选择性催化还原（SCR） NH3还原NOX，不还原O2 钒/钛催化剂(350450oC)，主流技术,烟气脱硝选择性
14、非催化还原（SNCR）,姚强等洁净煤技术 2005 化学工业出版社,NH3,空气预热,烟气脱硝选择性催化还原（SCR）,运行要求： 抗中毒350oC以下，NH4HSO4沉积在催化剂上 抗尘350oC以上运行，无法先除尘 蜂窝结构催化剂 避免NH3泄漏NH3的分布,氨和空气混合,烟气脱硝选择性催化还原工艺位置,先脱硝,姚强等洁净煤技术 2005 化学工业出版社,开发150oC左右的SCR脱硝工艺非常重要,蜂窝结构化催化剂,燃煤烟气含尘高 体积流量大，允许压降低 吸附与化学反应要求大的比表面积,脱硫 湿法 半干法 干法 脱硝 高温中温控制 排烟温度控制 脱汞 无控制 排烟吸附/无害化 脱硫产物 抛弃 资源化,我国烟气脱硫脱硝现状及发展方向,已有单一脱除技术的廉价应用，主要是技术掌握和革新 体制问题可能大于技术问题，带来巨大浪费和失去控制 发展趋势,100-200 oC温区的吸附与化学转化,烟气多种污染物脱除的技术特征,主要化学反应： 氧化脱硫：SO2 SO3 SO4= 还原脱硝：NOX + NH3 N2 + H2O NH3氧化脱硝 氧化脱汞：Hg0 Hg2+ 氧化脱VOC,烟气SO2、NOX、Hg、VOC的共性特征,欢 迎 提 问 谢 谢 大 家,
