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1、昆明冶金高等专科学校毕毕 业业 论论 文文论文名称论文名称 烟气脱硫的研究与应用烟气脱硫的研究与应用学生姓名学生姓名 曾荏秦曾荏秦 学学 号号 1100005539 学学 院院 化工学院化工学院 专专 业业 应用化工技术应用化工技术 班班 级级 化工化工 1109 班班 指导教师指导教师 张润虎张润虎 摘要摘要利用比较的方式，对工业脱硫方法进行分析 。并得出目前技术最成熟、 最环保、国内外应用最广泛的是湿法烟气脱硫技术，及干法脱硫和半干法 脱硫技术，循环流化床等新型烟气脱硫技术正在迅速为人们所认可。关键词关键词 干法脱硫、湿法脱硫、半干法脱硫、新型脱硫；1目录目录1 引言引言2 2 基本原理基
2、本原理3 3 脱离方法脱离方法3.13.1 干式烟气脱硫的方法干式烟气脱硫的方法3.1.1 喷雾干式烟气脱硫31.2 粉煤灰干式烟气脱硫3.1.3 磷铵肥法烟气脱硫3.1.4 电子束法脱硫3.1.5 回流式循环流化床烟气脱硫3.23.2 半干法烟气脱硫方法半干法烟气脱硫方法3.2.1 炉内喷钙尾部增湿活化法3.2.2 旋转喷雾法3.2.3 气悬浮式半干法3.2.4 循环流化床法CFB-FGD3.2.5NID 半干法烟气脱硫3.2.6 半干法脱硫技术发展前景3.33.3 湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫3.3.1 石灰石石膏法烟气脱硫3.3.2 镁法脱硫3.3.3 氨-硫酸铵法3.3.4 海水脱硫3.3
3、.5 湿法烟气脱硫的应用3.4 新型的烟气脱硫技术新型的烟气脱硫技术3.4.1 硫化碱脱硫法3.4.2 膜吸收法3.4.3 微生物脱硫技术4 脱硫的效益脱硫的效益5 结论结论2致谢致谢参考文献参考文献31 引言二氧化硫是影响我国大气环境质量和威胁人体健康的主要污染物之一。截 止2010年底，全国二氧化硫排放总量为21851万吨，虽达到了“十一五”减排 目标，但仍高居世界第一，仍明显超出环境的承载能力，大气污染控制形势仍 非常严峻。 另一方面，SO2 是生产硫酸和一系列重要化肥的必要原料。我国是一个人口大国，也 是农业大国，更是化肥大国。据报载，2005 年，我国的合成氨年需求量达 33Mt，磷
4、肥需求 量 10Mt。硫酸是生产磷肥的主要原料之一，目前我国的年产量超过 23MT，等同于 SO215Mt。近年来，由于我国的硫资源相对缺乏，为满足磷肥增长的需要，大量进口硫磺。 到 2005 年，我国进口的硫资源折合 SO2 将超过 10Mt。加上国内自产的 SO2，我国化肥行业 需要的 SO2 将超过 20Mt/a。 我国的烟气脱硫技术在引进国外技术基础上，已进入了自主创新阶段，总体上达到国 外先进水平，但脱硫技术较为单一，在工业废气脱硫领域中，烟气燃烧后脱硫工艺仍是商 业上最大规模推广应用的脱硫方式。目前开发出的具有巨大市场潜力和广阔应用前景的高 效环保脱硫新技术，可用于处理化工、冶金、
5、石化、钢铁、建材等行业产生的各种流量的 烟气处理，同时将烟气排放的 SO2 回收用于补充国内短缺的硫资源。 1 2 2 基本原理基本原理 烟气中的 SO2实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除熟石灰 (氢氧化钙)。3石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热 来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。 所用的碱性物质与烟气中的 SO2 发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根 据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的 比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。 3 3
6、烟气脱硫方法烟气脱硫方法 在世界烟气脱硫方法应用中，脱硫方法大致可分为干式、半干式烟气脱硫和湿法烟气 脱硫。干式烟气脱硫方法有粉煤灰干式烟气脱硫、喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化、 循环流化床法、荷电干式喷射脱硫法、电子束照射法、脉冲电 晕法等。湿法烟气脱硫根据 各种不同的吸收剂，湿法烟气脱硫可分为石灰石/石膏法、氨法、双碱法、金属氧化镁法等。 2 3.13.1 干式烟气脱硫方法干式烟气脱硫方法所谓干法烟气脱硫，是指脱硫的最终产物是干态的。主要有喷雾干燥法、 炉内喷钙尾部增湿活化、循环流化床法、荷电干式喷射脱硫法、电子束照射法、 脉冲电 晕法以及活性炭吸附法等。 优点：相对于湿法脱硫系统来说，
7、设备简单，占地面积小、投资和运行费 用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。缺点：反应速度慢，脱硫率低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严 重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短， 限制了此种方法的应用 3.1.13.1.1 喷雾干式烟气脱硫喷雾干式烟气脱硫 喷雾干式烟气脱硫(简称干法 FGD)，最先由美国 JOY 公司和丹麦 NiroAtomier 公司共 同开发的脱硫工艺，70 年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的 石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与 SO2 反应后生成一种干燥的固体反应物，4最后连同飞灰一
8、起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫 的中间试验，取得了一些经验，为在 200300MW 机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参 数的设计提供了依据。脱硫剂喷人吸收塔以后，与烟气中 SO2 发生反应，生成固体灰渣， 固体灰渣在塔内下落时不断干燥，最终形成干燥固体粉尘，一部分在塔内分离排出，另一 部分随烟气进入电除尘器除去。 3 31.21.2 粉煤灰干式烟气脱硫粉煤灰干式烟气脱硫日本从 1985 年起，研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到 1988 年底完 成工业实用化试验，1991 年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量 644000Nm3h。其特点
9、：脱硫率高达 60%以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水 平；脱硫剂成本低；用水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低 14；煤灰脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。 3 3.1.33.1.3 磷铵肥法烟气脱硫磷铵肥法烟气脱硫 磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸 附(活性炭脱硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷矿萃取磷酸)、中和(磷铵中和液制备)、吸收(磷 铵液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩干燥(固体肥料制备)等单元组成。它分为两个 系统： 烟气脱硫系统烟气经高效除尘器后使含尘量小 200mg/Nm3，用风机将烟
10、压升 高到 7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组(其中一只 塔周期性切换再生)，控制一级脱硫率大于或等于 70%，并制得 30%左右浓度的硫酸，一级 脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。 3.1.43.1.4 电子束法脱硫工艺电子束法脱硫工艺 该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所 组成。锅炉所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却 水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约 70)。烟气的露点通常约为 50，被 喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发
11、，因此，不产生废水。通过冷却塔后的烟气 流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决 于 SOx 浓度和 NOx 浓度，经过电子束照射后，SOx 和 NOx 在自由基作用下生成中间生成物 硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。 3.1.53.1.5 回流式循环流化床回流式循环流化床(RCFB(RCFB 干法干法) )烟气脱硫烟气脱硫回流式循环流化床烟气脱硫工艺(简称 RCFB)是德国 WULFFRolfGraf 博士开发的一种较 为先进的干法烟气脱硫技术，武汉凯迪电力股份有限公司从德国 WULFF 公司引进该项技术。工艺流程
12、：锅炉空预器出来的烟气，从除尘器前也可从除尘器后引进吸收塔底部。吸 收塔底部为一文丘里装置，烟气流经时被加速。吸收剂通过一套喷射装置在吸收塔底部喷 入。在文丘里的喉部设一喷水装置，喷入的雾化水使烟气降至 70-90，这是反应的理想 温度，高速的烟气使水进一步雾化。增湿的烟气控制在以 4m/s 的烟速上升与喷入的吸收剂 相混合，吸收剂与 SO2 反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙等。带有大量固体颗粒的烟气从吸收 塔顶部排出，进入除尘器。大部分的固体颗粒通过除尘器下的在循环系统，返回吸收塔继 续参与反应，如此循环可达 100 次以上，少部分的脱硫渣经过一个中间仓，经灰渣处理系 统输入到渣仓。洁净的烟气经除
13、尘器通过引风机排入烟囱。烟气温度高于露点温度，故不 需要再加热。3.23.2 半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫 半干法烟气脱硫工艺的脱硫过程是在吸收塔内完成的。生石灰粉(或小颗粒)经制浆系 统掺水、搅拌、消化后制成具有很好反应活性的熟石灰()2浆液,制成后的吸5收剂浆经泵送至吸收塔上部,由喷嘴或旋转喷雾器将石灰浆吸收液均匀地喷射成雾状微粒, 这些雾状石灰浆吸收液与引入的含二氧化硫的烟气接触,发生强烈的物理化学反应,其结果 低湿状态的石灰浆吸收液吸收烟气中的热量,其中的大部份水份汽化蒸发,变成含有少量水 份的微粒灰渣,在石灰浆吸收液吸热的同时,吸收烟气中二氧化硫的过程同时进行,吸收二氧 化硫的化学反
14、应过程如下：SO2+Ca(OH)2+H2OCaSO321H2O+23H2O CaSO321H2O+21O2+23H2OCaSO42H2O 根据脱硫塔结构的不同，可分为以下几种，现加以介绍。 3.2.13.2.1 炉内喷钙尾部增湿活化法（炉内喷钙尾部增湿活化法（LIFACLIFAC 法）法） 在目前世界许多厂商研究开发的以石灰石喷射为基础的半干法脱硫工艺中，芬兰 Tampella 和 IVO 公司开发的工艺，LIFAC 烟气脱硫工艺是在燃烧的锅炉内适当温度区喷射 石灰石粉，并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用于脱除烟气中的二氧化硫。因此， LIFAC 法可以分为两个主要阶段：炉内喷钙和炉后增湿活化。但存在一些问题是炉内喷钙 需对锅炉进行改动，同时喷如的石灰石粉可能造成受热面的磨损，同时还可能影响锅炉的 运行效率。我国的下关和绍兴钱清电厂引进了 LIFAC 装置。 3.2.23.2.2 旋转喷雾法（旋转喷雾法（LSDL
