锅炉烟气二氧化硫污染及控制技术
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锅炉烟气二氧化硫污染及控制技术
学 生： 栾义林
指导教师： 陈莲芳
专业名称： 电厂热能动力装置
所在学院：山东大学能源与动力工程学院
目录
1前言
1.1氧化硫的污染现状
1.2二氧化硫的特征和危害
2.氧化硫的产生
2.1煤在燃烧过程中S02的生成
3.主要脱硫工艺
3.1燃烧前脱硫
3.1.1原煤洗选
3.1.2其他正在试验中的原煤脱硫技术
3.2燃烧中脱硫
3.2.1藏化床燃烧技术
3.2.2炉内喷钙
3.2.3型煤固硫燃烧技术
4.烧后脱硫
4.1湿法
4.1.1石灰石
4.1.2 吸收剂再生脱硫工艺
4.2半干法
4.2.1喷雾干燥脱硫法
4.2.2电子束法
4.3干法
4.3.1活性碳吸附法
4.3.2煤灰法
4.4肥料制备系统
4.5烟气循环流化床脱硫工艺
5.际上燃煤脱硫技术发展与应用概况
5.1国际上脱硫技术应用情况
5.2应用情况分析
5.2.1脱硫剂
5.2.2脱硫工艺的应用情况
5.2.3投资与成本
5.2.4新、老电厂烟气脱硫装置应用情况
5.2.5使用烟气脱硫装置较多的国家
6. 国内二氧化硫控制技术应用概况
6.1引进的技术
6.1.1湿式石灰石·石膏法
6.2简易石灰一石膏法
6.3半干法
6.4干式洗涤系统(EDSS)
7.国内开发技术的应用情况
7.1喷雾干爆法
7.1.1旋转喷雾干燥法
7.1.2加压喷雾脱硫
7.2磷按复合肥法
7.3炉内喷钙法
7.4湿式除尘脱硫
7.5煤的催化燃烧
7.6型煤
7.7循环流化床锅炉
8.硫技术应用中需注意的几个问题
8.1脱硫效率
8.2脱硫费用
8.3脱硫剂
8.4副产物
8.5二次污染
8.6技术的多用性
8.7技术的成熟程度
摘要：现在我国的能源以燃煤为主,燃烧过程中产生了严重污染.，本文分析了锅炉烟气污染的产生、危害，出了控制燃煤二氧化硫污染的途径，合国内外的技术成果进行各种脱硫技术的研究，以及国内外脱硫技术的发展的概况；
关键词：燃烧；SO2 ；危害；脱硫技术；研究方法；发展概况
1前言
1.1氧化硫的污染现状
随着经济的快速发展，煤炭消费不断增长，燃煤产生的
二氧化硫的量也在随之不断地增加。我国已数年二氧化硫
的排放量超过2000万吨，根据1998年中国环境状况公报：
“我国的大气环境污染仍然以煤烟型为主，主要污染物是二
氧化硫和烟尘，酸雨问题依然十分严重。
有关研究表明，我国每排放一吨二氧化硫造成的直接
经济损失约2万元，这就意味着去年我国因二氧化硫排放
造成经济损失达5098亿元。环境中大部分的二氧化硫都
来自于人工的排放，其主要的污染源大致分为3类：(1)含
硫矿物燃料的燃烧，约占7O 一80 ；(2)含硫矿物开采和
有色金属的冶炼，约占lO％ ；(3)还有一部分来自化学工业
的生产过程，约占1O ，例如石油精炼、硫酸、亚硫酸盐、硫
化橡胶、漂白纸浆等含硫化合物制造工业。二氧化硫的唯一天然来源是火山喷发，自然界产生的S02只占总量中很少的一部分，图1-1是我国二氧化硫排放量。
1.2二氧化硫的特征和危害
S02是目前大气污染物中含量较大、影响面较广的一种气态污染物。大气中SO2的来源很广，几乎所有的工业企业都可能产生。它主要来自化石燃料（煤炭、石油和天然气）的燃烧过程'以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程，火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及燃煤燃油的工业锅炉、炉窑等都排放SO2烟气。在排放S02的各种过程中，约90%来自燃料燃烧过程，其中火电厂排放量最大。 S02为无色、有强烈刺激气味气体，对人体呼吸器官有很强的毒害作用，还可通过皮肤经毛孔侵入人体或通过食物和饮水经消化道进入人体而造成危害。空气中SO2的浓度只有1×10-6时，人就会感到胸部有一种被压迫的不适感；当浓度达到8×10-6时，人就会感到呼吸困难；当浓度达到10×10-6“时，咽喉纤毛就会排出黏液。
人体主要经呼吸道吸收大气中的S02，引起不同程度的呼吸道及眼黏膜的刺激症状。急性中毒者表现出眼结膜和呼吸道黏膜强烈刺激症状，如流泪，畏光，鼻、咽、喉烧灼感及疼痛，咳嗽，胸闷，胸骨后疼痛，心悸，气短，恶心，呕吐等。长期接触低浓度S02可引起慢性损害，以慢性鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎、肺气肿、肺间质纤维化
等病理改变为常见。轻度中毒者可有眼灼痛、畏光、流泪、流涕、咳嗽，常为阵发性干咳，鼻、咽、喉部有烧灼样痛，声音嘶哑，甚至有呼吸短促、胸痛、胸闷。有时还出现消化道症状如恶心、呕吐、上腹痛和消化不良，以及全身症状如头痛、头昏、失眠、全身无力等。严重中毒很少见，可于数小时内发生肺水肿，出现呼吸困难和紫绀，咳粉红色泡沫样痰。较高浓度的SO2：可使肺泡上皮脱落、破裂，引起自发性气胸，导致纵隔气肿。SO2的危害在于它常常跟大气中的飘尘结合在一起被吸入，飘尘气溶胶微粒可把SO2带到肺部使毒性增加3～4倍，对人体造成危害。
如果S02遇到水蒸气，形成硫酸雾，就可以长期滞留在大气中，毒性比S02大10倍左右。一般情况下，S02浓度达到8×10-6时，人开始难受；而硫酸酸雾浓度还不到8×10-5时，人已经开始不能接受。“八大公害事件”中的伦敦烟雾事件就是硫酸烟雾引起的呼吸道疾病，导致了5天之内4000人死亡，后来又连续发生了3次。而我国重庆市是S02：污染严重地区，肺癌死亡率逐年上升；长沙市个别街区的肺癌死亡率居高不下也与S02污染有关。
S02会给植物带来严重的危害，它的允许浓度只有0.15×10-6，超过这个浓度就会使植物的叶绿体遭到破坏，组织坏死。S02对植物的危害多发生在生理功能旺盛的成熟叶上，而刚吐露出来的未成熟的幼叶和生理活动衰老的叶不受危害。此外，不同种类的植物对S02的抗性量不同，某些常绿植物、豆科植物和黑麦植物特别容易遭受损害。
2.氧化硫的产生
锅炉燃烧需要燃烧所需的空气、一定的温度、燃料和空气充分混合与良好接触。在燃烧过程中，当煤块受热后温度达100℃时，煤中水分就逐渐被烘干。当煤块温度继续升温时，在煤块尚未与空气作用的条件下，煤块开始干馏出碳氧化合物及少量的氢和一氧化碳，
这些气体的混合物叫挥发物(着火点250～700℃)。当温度不断升高，挥发物逸出的量不断增多，煤粒周围的挥发物在一定的温度条件下，遇到空气中的氧就开始着火燃烧，在煤粒外层形成黄色明亮的火焰。煤中的挥发物全部逸出后，所剩下的固态物质就是焦炭。当煤块周围的挥发物燃烧时，放出大量的热将焦炭加热到红热状态，为焦炭的燃烧创造了条件。焦炭是煤的主要可燃物，它的燃烧是固体与气体间进行的化学反应，它比挥发物难燃烧，如何创造焦炭燃尽的条件，关系到煤块燃烧温度。 综上所述，固体燃料的燃烧都包括加热干燥、干馏析出挥发物，形成焦炭燃烧和燃尽形成灰渣等4个阶段。
2.1煤在燃烧过程中S02的生成
煤中的硫分包括无机硫和有机硫。在高硫分煤中，无机硫主要以硫铁矿的形式存在。有机硫、游离状态的硫和硫铁矿中的无机硫皆为可燃性硫。硫燃烧生成SO2、SO2被H2O吸收生成H2SO3， H2SO3与水中的钠离子反应生成Na2SO3， 再与石灰水反应还原钠碱和CaSO3，可氧化成CaSO4。硫酸盐中的硫难于分解出来 ( 如CaSO4 )，为不可燃烧硫，进入灰分中。但在高温下有些金属的硫酸盐是可以分解的。煤在燃烧过程中产生的SO2在锅炉和烟道内要发生一系列复杂的物理变化和化学反应：SO2的氧化反应主要是在金属氧化物、金属盐类和其它粉尘的接触催化作用下转化为SO3进而转化为H2SO4或硫酸盐。在硫的转化过程中，湿度对SO2的转化率有重要的影响。相对湿度低于40％转化速度缓慢相对湿度高于70％，转化速度明显提高。
3 . 主要脱硫工艺
3.1燃烧前脱硫
3.1.1原煤洗选
原煤洗选可降低灰分和硫分，减少烟尘和二氧化硫的排放，并提高燃烧效率，也就降低了无效运输。发达国家原煤人洗率在6O 以上。
3.1.2其他正在试验中的原煤脱硫技术
试验中的原煤脱硫技术有：高硫煤强磁分离技术 微波法煤炭脱硫技术、细菌法脱硫技术。
3.2燃烧中脱硫
3.2.1藏化床燃烧技术
流化床燃烧技术(FBC)因其煤种适应性广、氮氧化物排放量少、可在炉内脱硫以及在工业锅炉上的成功应用而受到重视，现正向大型化发展。目前流化床燃烧技术有四种基本类型：(1)具有固态物再循环的沸腾床(BB]；(2)内部循环的流化床；(3)循环流化床(CFB)；(4)不同流态化的组合系统。其中BB和CFB锅炉已进实用阶段。采用CFB型4年前世界上最大的发电机组为100MW ，目前正在运行的最大机组为150MW ，在建设中的最大机组为165MW 。流化床炉渣可制成建筑材料。
3.2.2炉内喷钙
该技术将石灰石粉(或白云石、石灰)喷人炉内适当的温度区，使烟气与之有良好的接触和适宜的停留时间，以取得较高的脱硫效率。一般钙硫比为2时炉内脱硫效率约40蟛，如在烟道增湿活化，总脱硫率可达70 以上。该技术特点是设备占地较少，适用于中低硫煤。NELCO公司在波兰32t／h锅炉上应用喷石灰浆工艺，炉内脱硫率4o ，加湿后总脱硫率8o ，喷人尿素还可脱硝40％。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。
3.2.3型煤固硫燃烧技术
该技术可分为三种：催化剂固硫(催化剂、固硫剂)、无催化剂固琉(固琉剂富集、多孔化)、综合固硫(型煤固硫加烟气脱硫)。型煤固硫效率一般在50％，并可节煤和减少烟尘排放。
4.烧后脱硫 烟气脱硫
4.1湿法
湿法脱硫是利用各种碱性溶液(脱硫剂)洗涤含硫烟气，在此情况下排放的烟气将被加湿降温到饱和温度以下。
使用的脱硫剂有：石灰、石灰石、氢氧化钠、氢氧化镁、氨等。
使用的脱硫塔按气液接触方式分为：文丘里式、喷射式、多孔板式、填料塔式、喷气沸腾
