大气污染控制技术 全套课件(下).pptx
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大气污染控制技术 全套课件(下).pptx
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环境工程专业必修专业课,1,大气污染控制技术,大气污染控制技术课时:
讲授48,实验、实践16,5低浓度二氧化硫的净化,2,大气污染控制技术,5低浓度二氧化硫的净化,3,大气污染控制技术,本章主要内容SO2净化常用工艺的原理、流程、设备和操作;掌握各种SO2净化方法的特点;重点掌握SO2净化方法的典型流程:
石灰石/石灰石膏法、钠碱法、氨法脱硫等;能进行工艺的运行和操作,解决脱硫工艺运行中出现的问题。
5.1概述,4,大气污染控制技术,我国主要大气环境污染物:
烟尘和二氧化硫。
高浓度SO2废气采用接触氧化法制取硫酸。
烟气脱硫(FlueGasDesulfurization)一般是指对低浓度废气(0.1%0.5%)的治理。
根据工艺不同,烟气脱硫方法:
干法脱硫:
使用粉状、粒状吸收剂、吸附剂或催化剂去除废气中的SO2。
优点:
流程中无废水、废酸排出,减少了二次污染和能量消耗;缺点:
脱硫效率较低,设备庞大,操作要求高。
湿法脱硫:
采用液体吸收剂洗涤去除SO2。
特点:
脱硫效率较高,可回收副产品,较多采用;但流程长、投资大、运转费用高、烟气不易扩散。
干湿法脱硫:
采用液体吸收剂洗涤含SO2烟气,在吸收过程中水分得到蒸发,得到颗粒物质,并用除尘器加以回收净化。
根据净化原理和流程来分类:
直接用各种液体或固体物料吸收或吸附废气中的SO2的方法;废气中的SO2氧化为SO3,再吸收生产硫酸的方法;将废气中的SO2还原为硫加以回收的方法。
5,大气污染控制技术,各种脱硫方法见表5-1,这些方法中有的已有工业处理装置,有的还处于实验研究阶段。
我国烟气脱硫从20世纪80年代开始,推广重点:
推广循环流化床燃烧脱硫成套技术及炉内喷钙技术;采用型煤燃烧成套技术、循环硫化床燃烧脱硫技术、湿式脱硫除尘技术。
6,大气污染控制技术,5.2石灰石/石灰法,7,大气污染控制技术,石灰/石灰石法:
石灰石、石灰或白云石等作为脱硫剂,脱除废气中SO2。
(国内外占80%)采用方法:
干法将石灰石直接喷入锅炉炉膛内;湿法将石灰石等制成浆液洗涤含硫废气。
5.2.1.石灰/石灰石直接喷射法石灰石或石灰粉直接喷入锅炉炉膛内进行脱硫。
1.方法原理CaCO3CaO+CO2(高温)CaO+SO2CaSO3CaSO3+1/2O2CaSO4,2.工艺流程与操作,石灰石直接喷射法从烟气中脱除SO2流程图,8,大气污染控制技术,3.操作中主要控制条件分解温度:
石灰石约为765,低于此温度发生可逆反应。
白云石约为344。
脱硫反应有效温度:
烟气温度低有利于脱硫反应。
但温度低反应速度较慢,控制在9501100。
MgO与SO2的控制温度约为800。
Ca(OH)2与SO2的控制温度可以更低一些。
控制“烧僵”:
煅烧温度过高,氧化钙的多孔体变为密实体。
石灰石喷入位置的炉膛温度应该1100。
石灰石的粒度:
粒径0.1mm。
注意:
石灰/石灰石直接喷射法所需设备少、投资省,但脱硫效率低,反应产物会沉积,只用在中小锅炉上。
9,大气污染控制技术,5.2.2流化床燃烧法,基本类型:
流态物再循环的沸腾床(BB)、内部循环的沸腾床、循环流化床(CFB)和不同流化态组合系统。
流程:
正常燃烧时,破碎到一定粒度的煤粒和脱硫剂由给料机送入炉内,与燃烧所,需空气混合燃烧,燃,常压鼓泡流化床锅炉1.鼓风机;2.燃煤料仓;3.石灰石料仓;,4.换热器;5.省煤器;6.除尘器;7.燃烧层受热管束,烧后烟气经回收热量大气污染控制技术和除尘后排放。
10,鼓泡流化床锅炉燃烧,11,大气污染控制技术,鼓泡流化床锅炉(FBC)炉膛,12,大气污染控制技术,Lurgi型外换热器常压循环流化床锅炉示意图1.燃烧床层;2.流化反应器;3.旋风除尘器;4.换热器;5.空气加热器,13,大气污染控制技术,不带热交换器常压循环流化床锅炉示意图1.反应炉膛;2.除尘器;3.省煤器(换热器);4.空气预热器,14,大气污染控制技术,带内部换热器常压循环流化床锅炉示意图1.燃烧炉膛;2.旋风除尘器;3.主换热器;4.再热器;5.省煤器,15,大气污染控制技术,三种典型常压循环流化床锅炉组成:
固体物料循环回路和对流烟道。
固体物料循环回路:
流化床燃烧室或炉膛、旋风分离器和固体物料回送设备。
炉膛内通常布置有水冷管用于冷却;在对流烟道上布置过热器、省煤器和空气预热器等,用于吸收烟气的余热。
流化床燃烧的优点:
燃料适应性强,煤的灰分有时可高达4060%;易于实现炉内高效脱硫;氮氧化物生成量少;燃烧效率高;灰渣活性强,便于综合利用。
16,大气污染控制技术,5.2.3.湿式石灰石/石灰-石膏法,17,大气污染控制技术,采用石灰石或石灰的浆液吸收烟气中的SO2,属于湿式洗涤法。
副产物是石膏,日本应用最多。
1.方法原理脱硫过程:
吸收、氧化和副产品回收。
吸收过程:
Ca(OH)2+SO2=CaSO31/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO31/2H2O+CO2CaSO31/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2氧化反应(烟道中含有氧):
2CaSO31/2H2O+O2+3H2O=2CaSO42H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO42H2O+SO2注意:
少量亚硫酸氢钙被氧化放出SO2,进入氧化塔以CaSO31/2H2O形式。
2.流程及操作日本三菱重工石灰-石膏法的流程示意图,工艺流程:
排放烟气冷却塔(洗涤、降温至60左右,增湿)二级串联吸收塔(石灰浆液洗涤脱硫)除雾加热器升温(140左右)烟囱排入大气,18,大气污染控制技术,冷却塔采用空塔,吸收塔采用栅条填料塔;为防止结垢堵塞,采用高液气比,同时在浆液内加入石膏“晶种”,沉淀过饱和硫酸钙。
吸收SO2后的浆液,用硫酸调整pH值至44.5后,在氧化塔内6080,4.9105Pa的压缩空气氧化。
氧化塔出来的气体含有微量SO2,再送回吸收塔吸收;氧化后浆液经增稠、脱水得石膏。
滤液除去不溶杂质,送往石灰乳槽,洗液返冷却塔。
生石灰在消石灰料浆调整槽内加水配成石灰料浆,用泵送到吸收塔。
石灰-石膏法脱硫率90,可副产含水510的优质石膏。
19,大气污染控制技术,3.主要设备,、,吸收设备核心设备。
常用:
喷淋塔、填料塔湍球塔、板式塔等,本工艺采用填料塔。
氧化塔回转筒的转速为5001000rmin,空气被导入并被撕裂成微细气泡;加快氧化速度,氧化效率较高,没有料浆堵塞。
20,大气污染控制技术,4.操作影响因素,21,大气污染控制技术,提高SO2吸收率,减少设备的结垢与堵塞,控制以下主要影响因素:
浆液的pH值采用消石灰浆液时,PH值控制为5.66.2,采用石灰石浆液时,PH值控制在68。
吸收温度低温利于吸收吸收,但使反应速度变慢,综合考虑一般在5070。
石灰石的粒度粒度越小,比表面积大,反应面积大,提高石灰石的利用率和脱硫率。
粒度在200300目之间。
液气比优化计算和实验,液气比以1520L/m3为宜。
浆液浓度浆液浓度过高易产生堵塞、磨损和结垢;但较低时,脱硫率较低,pH值不易控制。
浆液浓度一般取1015。
烟气流速逆流喷淋塔适宜的塔内气速般为2.443.66m/s,典型值为3m/s。
氧化方式自然氧化速度慢,强制氧化采用多,鼓入空气。
22,大气污染控制技术,控制吸收液过饱和防止系统结垢,加入二水硫酸钙晶种,提供足够的沉积面积,使溶解盐优先沉淀。
吸收剂石灰石比石灰容易制备,价格低廉,石灰石的吸收过程中亚硫酸钙的氧化速率远大于石灰吸收,应用更多。
添加剂防止结垢和堵塞,提高SO2脱除率,常用的添加剂:
己二酸、硫酸镁、氯化钙等。
原因:
己二酸与石灰或石灰石反应,形成易溶的己二酸钙,避免结垢和堵塞。
实际应用中1t石灰石加入15kg己二酸钙。
23,大气污染控制技术,5.3间接石灰石/石灰法,24,大气污染控制技术,克服湿式石灰-石膏法易结垢、堵塞的缺点,采用易溶吸收剂,使用间接石灰石/石灰-石膏法。
典型方法:
双碱法、碱性硫酸铝法和CAL法。
5.3.1双碱法Na2CO3或NaOH溶液为第一碱吸收SO2,再用石灰石或石膏法作为第二碱处理吸收液,获得副产品石膏。
1.方法原理吸收反应2NaOH+SO2=Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2,用石灰再生Na2SO3和NaHSO3的反应:
Na2SO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSO3Ca(OH)2+NaHSO3=Na2SO3+CaSO31/2H2O+1/2H2O2NaHSO3+CaCO3=Na2SO3+CaSO31/2H2O+1/2H2O+CO2再生中由于有氧气存在,Na2SO3可能部分被氧化成Na2SO4。
25,大气污染控制技术,2.工艺流程,双碱法工艺组成:
吸收和再生。
1.吸收塔;2.喷淋装置;3.除雾装置;4.吸收液槽;5.缓冲器;6.浓缩池;7.过滤机;8.Na2CO3吸收液槽;9.石灰仓;10.中间仓;11.熟化器;12.石灰反应器,26,大气污染控制技术,3.操作要点,27,大气污染控制技术,吸收液浓度碱液浓度较高,减小设备,减少吸收液用量,设备投资与操作费小。
一般控制浓度范围在0.150.4mol/L范围内。
结垢问题原因及控制:
SO42+与Ca2+产生石膏结垢,保持石膏浓度在其临界饱和度值1.3以下,即可避免;吸收烟气中CO2形成碳酸盐结垢,控制洗涤液pH9,可避免。
硫酸钠的去除硫酸盐在系统中积聚降低洗涤效率,可采用硫酸盐苛化的方法或采用硫酸化使其变换为石膏去除。
优点:
吸收效率高,脱硫率90%,不易结垢和堵塞;缺点:
亚硫酸钠的氧化形成硫酸钠,降低了产品质量。
5.3.2CAL法,CAL(calciumaddlime)法:
用CAL液吸收SO2,经分离料浆后,吸收液循环使用,产物为石膏。
1.方法原理CAL液:
氯化钙水溶液中添加消石灰或生石灰;氯化钙与消石灰发生复合反应,使消石灰的溶解度明显增加,规律如图。
在吸收过过程中氯化钙不参加反应,只在系统中循环。
CAL法中的反应过程仍是消石灰与SO2的反应。
28,大气污染控制技术,2.CAL法优点对SO2吸收能力大;碱耗较小;结垢减少。
3.工艺流程,29,大气污染控制技术,4.主要设备主要设备:
吸收塔;组成:
文氏管型的喷嘴与喷雾塔。
目的:
防止结垢。
30,大气污染控制技术,5.4钠碱法,31,大气污染控制技术,钠碱法:
采用NaCO3或NaOH等吸收烟气中SO2。
根据工艺不同分类:
亚硫酸钠法、亚硫酸钠循环法及钠盐-酸分解法。
5.4.1亚硫酸钠法1.基本原理NaCO3或NaOH作吸收剂得到高纯度(96%)亚硫酸钠。
2NaCO3+SO2+H2O=2NaHCO3+Na2SO32NaHCO3+SO2=Na2SO3+H2O+CO2Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,Na2SO3溶解度比NaHSO3低,中和生成的Na2SO3析出Na2SO37H2O(结晶温度33时)。
固液分离后,得Na2SO3结晶产品。
吸收过程的主要副反应为氧化反应,生成的Na2SO4混在产品中影响产品质量和吸收效果,在吸收液中加入一定量的对苯二胺及对苯二酚作阻氧剂。
2.工艺流程及操作亚硫酸钠法的工艺过程:
吸收、中和、浓缩结晶及干燥。
32,大气污染控制技术,亚硫酸钠法工艺流程,33,大气污染控制技术,3.吸收设备我国某厂采用的吸收设备为聚氯乙烯塑料板制的湍球塔,液体在塔内停留时间为6s。
吸收效率可达90%95%。
亚硫酸钠法优点:
工艺流程简单,操作方便,运行可靠,基建投资及脱硫费用较低,吸收效果好,副产品亚硫酸钠纯度高。
缺点:
耗碱较高。
使用:
用于织物、化纤、造纸工业的漂白剂及脱氯剂等。
34,大气污染控制技术,5.4.2钠盐循环法,35,大气污染控制技术,亚硫酸钠循环法又称为威尔曼-洛德钠(Wellman-Lord)法。
特点:
净化效率高,处理烟气量大。
1.方法原理碳酸钠或氢
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