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1、 脱硫除尘文献综述脱硫除尘文献综述课程设计名称：课程设计名称： 大气污染控制工程课程设计大气污染控制工程课程设计 课程设计题目：课程设计题目： 燃煤锅炉脱硫除尘系统设计燃煤锅炉脱硫除尘系统设计 学学 院院 名名 称：称： 环境与化学工程学院环境与化学工程学院 专业：专业： 环境工程环境工程 班级：班级： 100221100221 学号：学号： 1002212910022129 姓名：姓名： 刘凯旺刘凯旺 评分：评分： 教师：教师： 熊熊 辉辉 2020 1313 年年 1111 月月 2222 日日1.1.引言引言二氧化硫具有强烈刺激性气味的气体，给人类带来的最大问题是它在大气中经催化氧化等过
2、程形成的酸沉降，对环境的危害更大。酸雨对水体、土壤、森林、农作物等生态系统的影响是积累性的，已成为制约经济社会可持续发展的主要因素之一1。粉尘的危害不仅取决于它的暴露浓度，还很大程度上取决于它的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。粉尘进入呼吸道后对呼吸道产生刺激，有毒有害的粉尘吸入身体后甚至会导致中毒死亡，这对人体健康产生了严重的影响。另外粉尘也影响着大气质量，它会引起大气能见度降低，太阳直接辐射减少，对气候及人类的正常生产生活带来严重的危害。因此很有必要对烟气中的 SO2和粉尘进行控制和治理2。2.2.大气污染现状与危害大气污染现状与危害大气是人类赖以生存的氧的唯一来源，也是人类活动所排放
3、的各种污染物的稀释场所。国际标准化组织（ISO）认为：大气污染，通常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。本课题的目的就是为了使人们了解大气污染及其危害，知道治理大气污染的基本方法，并使人重视治理大气污染。2.12.1大气污染现状大气污染现状（1 1）国内大气污染现状）国内大气污染现状我国是世界上大气污染状况比较严重的国家之一，城市大气污染更为突出。从全国范围看，我国大气污染仍以煤烟型污染为主；而由于城市机动车数量的剧增，我国一些大城市的大气污染已呈现出以机动车尾气污染为主的趋势。中国还是是一个工
4、业化程度还比较低的发展中国家，能源结构比例中煤炭所占比例高达 73%，石油为 21%，天然气和水能仅占 2%和 4%，因此大气污染相当严重。预计 2000 年煤炭产量将达到 24 亿吨(1994 年为 1121109t)，煤炭在能源结构中所占比例在一个相等长的时期内不会有根本性的改变，燃煤型的大气污染问题，也将是我国未来解决环境污染的首要课题。当然，在考虑大气污染时，不能忽视个人吸烟、交通运输以及其它工农业生产活动引起的污染，甚至还有火山活动、人类社区社会问题和从地表到平流层的自然或人为引起的污染3。根据国家环保局优先考虑的环境问题可以看出，我国目前还处于第一代环境污染和生态破坏阶段，其土要表
5、现是:以燃煤排放的烟尘和二氧化硫为主要污染物的大气污染；以工业废水和生活污水排放的有机物为主要污染物的水污染；以植被破坏和水土流失为主的生态环境破坏。就大气污染而言，我国的总体情况并不乐观，其趋势是农村好于城市，小城市好于大城市，轻工业城市好于重工业城市。1997 年 11 月 21 日27 日，国家环保局对全国大城市的空气状况进行监测，发现污染最严重、最密集的大城市有三个；污染程度较重的城市相当于世界发达国家五、六十年代严重污染时期的水平，1998 年大气污染的状况有所改善，但仍不容乐观。污染类型可分为煤烟型、汽车尾气型、煤烟+汽车尾气型和复合型4。（2 2）国外大气污染现状）国外大气污染现
6、状世界上发达国家的大气污染的发生、发展和演变过程，大体上可以分为三个阶段。第一阶段：18 世纪末到 20 世纪中期，大气污染状况随着工业的发展而加重。这一阶段的大气污染主要是燃煤引起的，即所谓的“煤烟型”污染。主要大气污染物是烟尘和 SO2 等。第二阶段：20 世纪中期至 70 年代，各国工业快速发展，汽车数量倍增，石油类的燃料消耗量剧增，大气污染日趋严重，几起著名的大气污染事件大都发生在这一阶段。此时的大气污染，已不再限于城市和工矿区，而呈现为广域污染，即所谓的“石油型”污染。主要大气污染物有飘尘、重金属、SO2、NOX、CO 和碳氢化合物等。第三阶段：20 世纪 70 年代以后，各国开始重
7、视环境保护，加强环境立法，投入大量人力、物力、财力，经过严格控制和综合治理，取得了显著成效，环境污染得到基本控制，环境质量明显改善。目前，发达国家的能源结构以石油和天然气为主，因此大气污染为“油气型” 。2.22.2大气污染危害大气污染危害我国大气污染问题日益严重，因此，加强大气环境质量管理、保护和改善我们的生活环境迫在眉睫。2.2.12.2.1 对人体健康的影响对人体健康的影响5（1）引起急性中毒，直至死亡。如一氧化碳中毒等。（2）使慢性疾病恶化。如慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺病、肾脏病等病人在受污染的大气环境里病情会加重。（3）引起身体机能障碍。如使肺气肿病人肺部气体交换量减少，产
8、生血液循环障碍等。芳烃等甚至能导致遗传因子变异。（4）引起癌症。如城市居民肺癌、肝癌等发病率高于农村，就与城市的大气污染有关，大气中的多环芳烃等化合物具有明显的致癌作用。（5）引起其他症状，如刺激感官，导致呼吸困难，危害心、肺、肝、肾等内脏器官。光化学烟雾的主要成分能刺激人眼和上呼吸道，诱发各种炎症，浓度过时，会导致哮喘发作。2.2.22.2.2 对动植物的影响对动植物的影响 气态污染物会使植物组织脱水坏死或干扰酶的作用，阻碍各种代谢机能。例如，臭氧能使叶片上出现褐色斑点，降低抗病虫害能力。而粒状污染物则会擦伤叶面，影响光合作用。这些都会使植物生理活动减退，如生长缓慢，果实减少，产量降低等。对
9、动物的影响主要是通过呼吸或动物食用被间接污染的饲料而引起生病。2.2.32.2.3 对器物的影响对器物的影响 一是玷污器物表面，不易清洗除去；二是与器物发生化学反应，使之腐蚀变质。2.2.42.2.4 对气候的影响对气候的影响 就区域而言，城市人口密集、工业集中等造成城市温度比周围郊区高，冷热空气对流形成“城市风” ，围绕城市的大气构成所谓“城市圆拱”6。就全球而言，CO2 浓度增加产生的温室效应，使地球变暖；两极的臭氧空洞不断扩大；各地沉降酸雨等问题已让人类深深陷入环境危机当中。3.3. 脱硫除尘的经典方法脱硫除尘的经典方法3.13.1 烟气脱硫经典工艺烟气脱硫经典工艺烟气脱硫(FGD)是目
10、前世界上唯一大规模商业应用的脱硫方式,也是最经济切实可行的方法。迄今为止,世界各国研究开发的 FGD 技术估计超过了 200 多种,目前成熟可行的有十多种。通常按照脱硫剂和脱硫产物的干湿状态分为湿法、半干法和干法。3.1.13.1.1 湿法脱硫除尘湿法脱硫除尘这是目前较成熟、运行较稳定的方法。由于是气液反应,脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但由于其废水处理量大,运行成本也较高。(1)(1)石灰石石灰石- -石膏法。石膏法。是以空气鼓入吸收塔,使得 CaSO3氧化为 CaSO4(石膏),由于其鼓入气体使料液更为均匀,脱硫率更高,其堵塞和结垢的几率大大降低。此法的最大优点是石灰石来源广、价
11、格低,而生成的石膏可用于建筑材料和钙塑材料。其缺点是系统管理操作复杂、初期投资较大。(2)(2)石灰石石灰石- -石灰法。石灰法。是以石灰石或石灰的浆液为脱硫剂,在吸收塔内对 SO2烟气进行洗涤吸收的方法,其产物为 CaSO3和 CaSO4。石灰石系统的最佳操作条件 PH 值为 5.8-6.2,而石灰系统的最佳 PH 值为 8。由于原料中的 Ca(OH)2或 CaCO3沉积或结晶析出、反应产物 CaSO3和 CaSO4的结晶析出等,所以其最大的难点是吸收塔结垢和堵塞问题。为了解决这个问题,现在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。(3)(3)双碱法。双碱法。此法种类较多,实际上是为了克服石灰
12、法易结垢的缺点,主要是钠碱双碱法。即采用 Na2CO3或 NaOH 溶液为第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液为第二碱液使之再生,再生后溶液继续循环使用。此法得到的 SO2仍以 CaSO3或 CaSO4的形式沉淀出来。由于其产物的生产过程在吸收塔外,所以避免了结垢和堵塞。(4)(4)氧化镁吸收法。氧化镁吸收法。除了 Ca2+对 SO2有吸收作用外,MgO、MnO2和 ZnO 等对 SO2也有吸收作用。此法具有代表性的工艺有基里洛(Girillo)法和凯米克(Chemico)法。基里洛法是用吸收性能好且易再生的 MgOx、MgOy 为吸收剂,吸收烟气中的 SO2。凯米克法是用 MgO 的水溶液Mg(
13、OH)2吸收烟气中的 SO2,吸收液再生后可继续循环使用。我国氧化镁资源丰富,而且可再生,成本相对较低,吸收后得到高浓度 SO2气体,适宜于制造硫酸或固态硫磺。由于镁还是会有损失,易造成二次污染。(5)(5)钠碱吸收法。钠碱吸收法。本法是用 NaOH、Na2CO3和 Na2SO3的水溶液为吸收剂,吸收烟气中的 SO2。其中使用最多的是威尔曼-洛德(Wellman-Lord)法,是美国和日本应用较多的脱硫方法。此法实际上是采用 Na2SO3和 NaHSO3混合液为吸收剂。当吸收剂中 NaHSO3浓度达到 80%-90%时,就要对吸收剂进行再生,可获得较高浓度的 SO2和 Na2SO3。再生后的
14、Na2SO3可用于循环使用,SO2可用于生产硫酸。对烟气的吸收效率可达到 90%以上。此法具有吸收速度快、运转时不易堵塞等优点。除以上方法外,湿法还包括氨法、碱式硫酸铝法、水和稀酸吸收法等。这些方法由于吸收效率不高,应用范围较窄。3.1.23.1.2 半干法脱硫除尘半干法脱硫除尘是利用显热蒸发吸收液中的水份,使最终产物为干粉状,得到废渣较难利用,一般抛弃处理。(1)(1)旋转喷雾干燥旋转喷雾干燥(SDA)(SDA)法。法。此法是利用喷雾干燥的原理,将吸收剂(如石灰浆液)雾化喷入吸收塔内,使得吸收剂与烟气中的 SO2发生化学反应。得到的固体以废渣形式排出。SDA 法系统简单、投资较低,不会结垢和
15、堵塞,但其效率略低于湿法。(2)(2)炉内喷钙湿活化炉内喷钙湿活化(LIFAC)(LIFAC)法。法。此法是由芬兰 IVO 公司和 TAMPELL 公司联合开发的。是在传统炉内喷钙法基础上增加了活化反应器,并促进喷水增湿。由于其脱硫效率可达到 75%-80%左右,较适合于中小机组和老电厂改造。3.1.33.1.3 干法脱硫除尘干法脱硫除尘传统是用石灰苏打(CaO- Na2CO3)干粉来除去烟道内废气所含的 SO2。从而得到干粉状钙盐和钠盐及未反应的干燥粉尘的混合产物的方法。此法可以达到自动控制的目的,但效率不及湿式脱硫法,可靠性也还有待提高。3.23.2 脱硫除尘新工艺脱硫除尘新工艺（1 1）荷电干式喷射脱硫）荷电干式喷射脱硫(CDSI)(CDSI)法。法。此法是美国 ALANCO 公司开发的专利技术。其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区,得到强大的静电荷后,被喷射到烟气中,扩散形成均匀的悬浮状态。由于粒子表现的电晕,增强了活性、缩短了反应时间,从而有效提高了反应效率。此法投资及占地仅为传统湿法的 10%和 27%。但其脱硫效率相对较低。(2)(2)电子束照射电子束照射(EBA)(EBA)法。法。其原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气,使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基,这些自由基使烟气中的 SO2很快
