概述二氧化硫控制技术教程文件

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1、,概述二氧化硫控制技术,张 彩 霞 2011.09.21,目 录,第一节 控制二氧化硫的技术分类,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,第三节 清洁燃烧脱硫技术,第四节 燃烧后烟气脱硫技术,第一节 控制二氧化硫的技术分类,第一节 控制二氧化硫的技术分类 我国SO2排放量90%来自煤炭消耗，因此控制大气污染最紧迫的任务就是燃煤SO2的控制。从20世纪60年代开始，世界各国开发的控制SO2的技术不下200多种，但能商业应用的不到10%。目前，控制SO2污染的技术可分为三类，即燃烧前控制技术，燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,燃烧前控制技术也称首端控制技术，是控制污染的先决一步

2、。对于煤炭中硫的燃烧前控制技术包括物理的、化学的、生物的方法，以及多种技术联合使用的综合工艺、煤炭转化脱硫等。,一,燃烧前控制技术,第一节 控制二氧化硫的技术分类,煤炭转化脱硫技术指的是煤炭气化和煤炭液化技术，将煤气化和液化后进行脱硫。常温煤气脱硫方法有干法脱硫和湿法脱硫两类。湿法脱硫分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法。热煤气脱硫技术包括炉内热煤气脱硫、炉外热煤气脱硫、膜分离技术脱硫和电化学脱硫等多种方法。 煤的脱硫技术还包括超临界流体萃取、加氢热解、微波法、电化学法、超声波法、干式静电法、干式磁选和温和化学脱硫工艺等其他方法。 。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,燃烧中控制技术主要指清洁燃烧

3、技术，旨在减少燃烧过程污染物排放，提高燃料利用效率的加工、燃烧、转化和排放污染控制的所有技术的总称。 燃烧控制技术主要指的是型煤固硫技术、循环流化床燃烧技术和水煤浆燃烧技术等方法。,二,燃烧中控制技术,第一节 控制二氧化硫的技术分类,燃烧后控制技术指的是烟气脱硫技术（FGD）。经过长期的研究、开发和应用，烟气脱硫工艺流程多达180种，然而具有工业应用价值的不过十余种。烟气脱硫技术分类方法很多，按照操作特点分为干法、湿法和半干法；按照生成物的处置方式分为回收法和抛弃法；按照脱硫剂是否循环使用分为再生法和非再生法。,三,燃烧后控制技术,第一节 控制二氧化硫的技术分类,根据净化原理分为两大类： 1.

4、吸收吸附法，用液体或固体物料优先吸收或吸附废气中的SO2； 2.氧化还原法，将废气的SO2氧化成SO3，在转化为硫酸或还原为硫，再将硫冷凝分离。 前者应用较多，后者还存在一定的技术问题，应用较少。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,按当前脱硫工艺的商业应用状况及业绩，FGD工艺也可分为五种类型。 1 . 湿式石灰石/石灰-石膏法 该法采用石灰石或石灰浆为吸收剂，脱硫副产物为石膏。 2 . 湿式洗涤抛弃法 包括石灰石飞灰烟气洗涤法、氧化镁法、双碱法和海水洗涤等。双碱法以钠碱或氨碱作为吸收剂，吸收烟气中SO2生成NaHSO3或NH4HSO3,排出液用CaCO3或CaO进行处理，生成难溶的CaSO31

5、/2H2O排放。海水法以海水作为吸收溶液，废水经恢复处理后再排入海洋。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,3. 喷雾干燥法 按雾化方式的不同，分为旋转雾化工艺 和双流体雾化工艺。吸收剂为石灰浆液，脱硫产物为CaSO3、CaSO4、Ca（OH）2和飞灰的混合物。 4. 吸收剂喷射法 包括直接喷钙、炉内喷钙加烟气增湿活化、管道喷射脱硫剂和烟气循环流化床工艺等。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,5 . 可回收再生工艺 吸收了SO2的吸收剂经热处理或化学处理后可重复利用，并制取高纯SO2或元素硫。此类工艺中包括亚钠循环法、氧化镁法、活性炭法等。 亚钠循环法又称W-L法，用Na2SO3作为吸收剂，与SO2

6、反应生成NaHSO3，经蒸发、结晶产生浓硫酸或元素硫，Na2SO4被再生，重复使用。 氧化镁法以水化MgO为洗涤剂，生成MgSO3和MgSO4，经过脱水干燥后，在8090oC下煅烧，产生10%16%的SO2，而MgO获得再生。 活性炭法的反应器有固定床和移动床或流化床，活性炭吸附烟气中的SO2，并催化氧化生成SO3，然后经水洗再生或经热再生将吸附的SO3释放出来，进一步加工成硫酸或元素硫。,第一节 控制二氧化硫的技术分类,而在工程实践中通常采用直观、实用的方法分类，常以脱硫剂命名工艺流程，主要分为钙法、氨法、镁法、钠法、水法和其他方法。 目前应用最多的是钙法中的湿式石灰法，在某些特殊条件下，才

7、采用其余几种方法。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,燃烧前脱硫是指通过各种方法对煤进行净化，去除原煤中的部分硫分，并按用户对煤质的要求，实行供应。燃烧前除灰脱硫是煤炭工业的一个重要组成部分，是脱除无机硫最经济、最有效的技术途径，是源头治理技术。原煤经过分选处理既可以脱硫除灰，提高煤质量，又可减少燃烧煤污染和无效运输，提高热能利用效率。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,煤的组成 煤通常是由有机组分和无机组分两个部分组成，其中的矿物质是除水分以外的所有无机质的总称，包括Si、Al、Fe、Ca、Na、K、S、P等60余种元素，他们常以硅酸盐、硫化物、氧化物、碳酸盐类和硫酸盐类等化

8、合物的形式存在于煤中。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,煤中硫的赋存形式 硫是煤种的有害物质，煤中硫可分为无机硫和有机硫两大部分。 无论是有机硫还是无机硫，在煤的燃烧过程中都将发生转化。煤被加热到500oC左右时，有机硫从无机硫分子中分解出来，在氧化气氛中生成SO2，在还原气氛中生成H2S,当进入氧化气氛后也被氧化成SO2。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,煤的物理脱硫技术主要是指重力选煤，即跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化床干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤等，同时还包括浮选、电磁选煤等。 工业上采用物理方法能脱除的主要是硫铁矿硫。目前，我国采用较多的煤炭脱硫方法是物理选别，几种选别处理所占的比

9、例依次为跳汰59%、重介质23%、浮选14%、其他4%。,煤的物理脱硫技术,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中利用重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。重力分选是在活动或流动的介质中按颗粒的密度或粒度进行颗粒混合物的分选过程。,一,重分选技术,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,各种重分选过程具有的共同工艺条件是： 1、颗粒间必须存在密度差异； 2、分选过程都是在运动介质中进行的； 3、在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层； 4、分好层的物料在运动介质流的推动下互相

10、迁移，彼此分离，并获得不同密度的最终产品。 物料的重力分选方法很多，根据采用的设备以及介质不同分为跳汰分选、重介质分选、摇床分选、螺旋分选和风力分选等方法。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,1.挑汰分选 挑汰分选是在垂直脉冲介质中颗粒群反复交替地膨胀收缩，按密度分选固体废物的一种方法。挑汰分选的一个脉冲循环中包括两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运动到床面物上面；在压紧状态重颗粒比轻颗粒加速快，钻入床面物的下层中，脉冲作用使物料分层。物料分层以后，密度大的重颗粒群集中于底层，小而重的颗粒会透筛成为筛下重产物，密度小的轻物料群进入上层，被水平水流带到机外成为轻产物。 挑

11、汰分选主要用于粗颗粒精选，可减少物料的过粉碎，且单位面积生产能力大。跳汰机也用于精选作业，主要视原煤中硫铁矿解离程度而定，其处理粒度范围以200.2mm为宜。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,2.水介质旋流器分选 该设备以水作介质，利用离心力按密度进行分选，主要用于处理易选末煤和粗煤泥及脱除煤中的黄铁矿。其优点是结构简单，占地面积小，生产能力大，分选效果较好；缺点是设备易磨损，生产指标波动，功耗大。 河南观音堂选煤厂采用500mm水介质旋流器，用于130.5mm粒级原煤分选，脱硫效果相当好。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,3.摇床分选 摇床分选是使固体颗粒群在倾斜床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的

12、综合作用下按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。 摇床是脱硫工艺的重要设备之一，富矿比高，可达1000倍以上，常用它获得最终精矿，同时又可分出最终尾矿，适宜于3mm以下粒度的分选。不足之处是单位面积处理能力低，因而摇床通常用于处理跳汰机、螺旋选矿机或溜槽分选后的粗精矿。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,摇床脱硫分选的特点： 1、床面的强烈摇动使松散分层和迁移分离得到加强，分选过程中析离分层占主导，其按密度分选更加完善； 2、摇床分选属斜面薄层水分选，等降颗粒按移动速度不同而达到按密度分选； 3、不同性质颗粒的分选，主要取决于他们的合速度偏离摇动方向角度。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,4

13、.螺旋选矿机分选 螺旋选矿机的断面近似于圆形螺旋状，当矿浆沿槽子向下流动时，利用矿粒所受的重力、摩擦力、离心力和洗涤水的作用面使轻重矿物分离。 5.风力分选 风力分选又称气流分选，是以空气为分选介质，将物料从较重物料中分离出来的一种方法。分选实质上包含两个分离过程：分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分和具有高密度、空气阻力小的重质部分；进一步将轻颗粒从气流中分离处理。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,1 1、煤的浮选原理 煤的浮选也只能脱除煤中的部分无机硫，对有机硫无能为力。浮选是依据硫铁矿与煤的表面润湿性的差异，发生在气-液-固三相界面的分选过程。利用矿物表面的润湿性和它的可浮性的关系，根据亲

14、水性矿物难浮，疏水性矿物易浮的原理设计泡沫浮选脱硫工艺。煤本身是一种天然疏水性的可浮性的矿物。,二,浮选脱硫,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,2.浮选工艺 浮选工艺过程主要包括调浆、调药、调泡三个程序。 调浆即调节浮选前料浆浓度。一般浮选密度较大、粒度较粗的粉煤颗粒，往往用较浓的 浆液；反之浮选密度较小的粉煤颗粒，可用较稀的料浆。 调整浮选过程药剂的过程称为调药，包括提高药效、合理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。 调节浮选气泡的过程为调泡。,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,3、影响浮选脱硫的主要因素 黄铁矿在煤中呈细粒分散嵌布，且可浮性又和煤相似，选煤用的捕收剂也能捕收黄铁矿，因此，通常煤

15、的浮选脱硫比较困难。 （1）入料粒度 入料粒度是泡沫浮选非常重要的参数，为保证不同粒度的煤中硫铁矿能单体解离，从浮选效率和经济上考虑，必须破碎到嵌布粒度以下的适宜粒度。,才,（2）浮选浓度 目前我国工业浮选实践中，浮选浓度一般为10%15%，最高可达20%，低限为4%。对煤-黄铁矿正反浮选脱硫过程，第一段浮选采用高浓度，以尽量提高精煤产率；第二段浮选采用低浓度，可保证脱硫过程的选择性。 （3）pH值 （4）煤质 如果煤受到过度氧化，即使可浮性很好的煤也难以浮选。 （5）浮选设备 （6）浮选剂,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,油团聚法是采用与不互溶的油，通过选择性润湿和团聚从悬浮液中分选固体颗粒。通

16、常煤颗粒本身是疏水的，在高剪切力下不断搅拌的水煤浆中，添加非极性油使其润湿疏水性煤粒，覆盖油的煤粒很容易互相粘附并形成球团，而亲水性的矿物颗粒则不受影响仍悬浮在水中，最后可物理方法将球团处于分散状态的亲水性颗粒分开。 油团聚分选脱硫最重要的影响因素有非极性油的种类和数量、煤浆的搅拌速度和时间以及矿物杂质的表面性质。煤浆浓度、颗粒大小、煤种和灰分影响较小 油团聚法成功地用于从高硫煤中除去黄铁矿。,三,油团聚分选脱硫,第二节 煤燃烧前的脱硫技术,磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。所有经过分选装置的颗粒，都受到磁场力、重力、流体阻力、摩擦力、静电力和惯性力等机械力的作用。若磁性颗粒受力满足以下条件，f磁f机，则该颗粒就会沿磁场强度增加的方向移动直到被吸附在滚筒或带式收集器上随着传输带运动而被排除。 高梯度磁选分离脱硫技术是一种物理选煤新技术。以前弱磁场磁选机要求煤中矿物质具有较高的磁性，需要通过煤的预处理使矿物磁性增强。与浮选法