最新SO2污染控制工程
大气污染控制工程第六章硫氧化物的污染控制学习资料
➢ 硫是地壳中第六丰富的元素，其丰度约为 260×10-6(质量分数）。在地壳中硫主要以硫酸 盐的形式存在，其中大部分是石膏CaSO4 2H2O或硬石膏CaSO4。石膏是一种化学惰性、 无毒、微溶于水的矿物质，在全球范围广泛存 在。
➢ 人类使用的所有有机燃料都含有一定量的硫。 例如，木材中含硫量大约0.1%、煤炭中的含硫 量大约在0.5%-3%、石油的含硫量在木材和煤 炭之间。
2. 煤的液化
把固体煤炭通过化学加工转化为液体产品的技术，
可分为直接液化和间接液化。直接液化是对煤炭 进行高温高压加氢直接得到液体产品的技术，间 接液化是把煤气化转化为合成气（CO+H2)，然后 再在催化剂作用下合成液体燃料和其它化工产品 的技术。煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以 及矿物质脱除，产品为洁净燃料。
b
分
学处理费用问题
60-90
生物法
用特别的菌种来去除煤中的硫分
脱硫率高，费用适度，目前需寻找
>90
b
特别菌种
煤的加工和转化
型煤
用机械方法将煤与固硫一起压制成一定 有提高热效、脱硫双重作用，投资
强度、形状的煤制品
小，费用底，目前需寻找廉价粘结
剂
40-60
煤的气 在一定温度和压力的反应器中将煤转化 工艺较简单，脱硫率高，但使用时
利用煤中矿物质和有机质的密度不同，亲水性 等表面性质差异脱除表面的无机硫，脱硫效率 在40%以下；洗选可降低灰分和硫分，减少烟 尘和SO2排放，并提高燃烧效率。发达国家原 煤入洗率在60%以上。
煤炭洗选技术是一种采用物理、化学或生物方 法除去或减少煤中所含的硫份、灰份的洁净煤 技术，目前，我国广泛采用的是物理选煤方法。 常用的有重力分选法、浮选法等。
大气污染控制工程
1大气污染控制工程 名词解释1大气污染：由于人类活动或自然过程使得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、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
2 大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
3．热力型氮氧化物：当燃烧室温度较高的空气中的部分氮也会被氧化成NO 。
4．不完全燃烧损失：包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧造成的热损失。
5．中间层：从平流层顶到85km 高度的一层称为中间层。
6．气温：气象上讲的地面气温一般是旨距地面1.5m 高处的百叶箱中观湘的空气温度。
7. 绝热直减率：于空气（包括未饱和的温空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m ）时，温度降低或升高的数值。
8 .地球偏向力：由于地球自转而产生的使运动着的大气偏离气压梯度方向的力。
9．马丁直径：也称定向面积等分直径，为各颗粒在投影图中按同一方面将颗粒投影面积二等分的线段长度。
10．斯杜克斯直径：在同一流体中与颗粒密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。
11．空气动力学当量直径：空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（P P =1g/cm 3）的圆球的直径。
12．圆球度：与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒表面积之比。
13．真密度：粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度。
14．堆积密度：呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度。
15．粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
16．粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着和附着难易程度的性质。
17．电场荷电：离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电。
18．扩散荷电：由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程。
19．惯性碰撞参数：停止距离与液滴直径D C 的比值。
大气污染控制工程重点
大气污染：指由于人类活动或者自然过程使得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、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境（动植物及其生存环境）。
全球性大气污染问题：1温室效应2、臭氧层破坏3、酸雨硫酸烟雾：大气中SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸烟雾光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。
主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）、酮类和醛类大气污染物侵入人体的途径：1、表面接触2、食入含污染物的食物和水3、吸入被污染的空气煤的基准：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基非常规燃料——除煤、石油、天然气之外的可燃物分类：1、城市固体废弃物（城市生活垃圾）2、商业和工业固体废弃物（精馏残渣,染料、涂料固废,有机树脂类固废,以及有机污泥）3、农产物和农村废物（农业秸秆）4、水生植物和水生废物（芦苇）5、污泥处理厂废物（污泥）6、可燃性工业和采矿废物（煤矸石）7、天然存在的含碳和含碳氢的资源（泥炭）8、合成燃料燃料完全燃烧的条件：1、空气条件2、温度条件3、时间条件4、燃料和空气的混合条件空气过剩系数：超过理论空气量多供给的空气量。
实际空气量与理论空气量之比。
空燃比：单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。
第三章1、大气圈垂直结构：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
大气边界层和近地层在对流层；臭氧层在平流层；电离层在暖层2、气象要素主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度等3、气温：一般指距地面1.5m高处的百叶箱内观测到的空气温度4、气湿常用表示方法：绝对湿度、水汽压、相对湿度、含湿量、水汽体积分数、露点5、云量：天空被云遮蔽的成数；云高：云底距地面的高度。
低云（2500m以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以上）6、能见度：视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离（单位用m或km表示）7、干绝热直减率：干空气块(包括未饱和的湿空气块)绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值8、位温：一干空气块绝热升降到标准气压（1000hPa）处所具有的温度，用θ表示9、大气稳定度判别：若△Z>0 则（1）γ>γd时,，a>0 气块作加速运动，不稳定（2）γ<γd时，a<0 气块作减速运动，稳定（3）γ=γd时，a=0 大气中性10、烟流型与大气稳定度的关系：波浪型（不稳大气）γ>γd；锥型（中性大气）γ=γd 扇型（逆温）γ-γd<-1；爬升型（下稳，上不稳）；漫烟型（上逆、下不稳）下部γ>γd 上部γ-γd<-111、海陆风：海风和陆风的总称。
大气污染控制工程第二部分
≤1.0
>1.0最高允许ຫໍສະໝຸດ 放 浓度（mg/m3）2100
1200
7
二. 燃煤烟尘旳形成
影响燃煤烟气中飞灰排放特征旳原因——运营负荷
8
§4 燃烧过程中硫氧化物旳形成
一、燃料中硫旳氧化机理 1.燃料中硫旳氧化
√有机硫旳分解温度较低(700k)(800k)
✓无机硫旳分解速度较慢 ✓含硫燃料燃烧旳特征是火焰呈蓝色，因为反应：
2、教学要点
要点了解燃烧旳基本原理和有关污染物形成机理，要点掌握 燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点
燃烧过程污染物排放计算。
10
本章小结
1.要求了解燃料旳种类、构成 2.了解燃烧旳基本原理和有关污染物形成机理 3.掌握影响燃烧旳”三”T条件 4.学会计算烟气体积及污染物排放量计算 5.燃烧过程硫氧化物旳形成与控制 6.燃烧过程氮氧化物旳形成与控制 7.燃烧过程中颗粒污染物旳形成 8.燃烧过程中其他污染物旳形成
在全部旳情况下，它都作为一种主要旳反应中间体
9
§2 燃烧与大气污染(1)
1.教学要求
了解常见民用及工业燃料旳构成和性质； 掌握气态、液态和固态燃料旳燃烧过程，学会分析影响燃烧
过程旳原因； 学会计算燃烧过程产生旳烟气量和污染物浓度； 掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物旳产生机理，了解经过变
化燃烧条件降低污染物生成旳途径
作业题P61-62
11
习题答案
2.2 解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳
C 65.7
5.475
1
H 3.2
3.2
0.584
S 1.7
0.053
大气污染控制工程习题答案
1.1根据我国《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的二级标准，求出PM2.5、SO2、NO2三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：查表得三种污染物二级标准（日平均浓度限值）分别为SO2 150μg/m3、NO2 80μg/m3和PM2.5 75μg/m3。
以SO2为例，求体积分数即求ppmC ppm=C mass1000 MW×22.4其中C mass的单位为μg/m3。
所以SO2 C ppm=150*22.4/(1000*64)=0.0525ppm=0.0525*10-6=0.0525*10-4%同理可得NO2 0.039*10-4%PM2.5属于颗粒物，假设标况下空气密度 1.29kg/m3，所以其质量分数为75*10-6/1.29*103=5.814*10-6%，质量分数与体积分数一样，其体积分数0.05814*10-4%1.2含CCl4废气，气流量为10 Nm3/s，CCl4体积分数为150ppm，请估算废气中CCl4的质量浓度（g/Nm3）和摩尔浓度（mol/Nm3）。
解：CCl4平均分子量154g/mol 体积分数1.50*10-4=1.50*102ppmρ=C mass=1.50*102*1000*154/22.4=1.03g/Nm3C=1.03g/Nm3/154g/mol=6.69*10-3mol/Nm31.3成人每次吸入的空气量平均为0.5L，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为100μg/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。
已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。
解：成人每次吸入空气量为0.5L=5*10-4m3每小时吸入空气量5.0*10-4*15*60=0.45m3/h 每小时吸入颗粒物量0.45*100=45μg/h。
所以沉积在肺泡上颗粒物量为45*0.12=5.4μg/h1.4设人体内有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。
大气污染控制工程第二章
CH N S O 0.808 0.013 0.013 0.057 α(O2 3.78N2 )
CO2 0.404H2O 0.013SO2 (3.78α 0.0065)N2
例2 假定煤的化学组成以质量计为：C:77.2%，H:5.2%， N:1.2％，S:2.6%，O:5.9%，灰分:7.9%。试计算这种煤燃 烧时的理论空气量。
解：首先确定煤的摩尔组成。为计算简便，相对于单一原子 标准化其摩尔组成。
C H N S O 灰分
％(以质量计)
77.2
÷12＝
5.2
÷1＝
1.2
Va
Va0
通常α〉1，α值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形 式及燃烧条件等因素。
3、空燃比
单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以 由燃烧方程式直接求得。
例如，甲烷燃烧：
CH 4 2O 2 7.56N 2 CO 2 2H 2O 7.56N 2
空燃比：
AF 2 32 7.56 28 17.2 116
（3）时间条件
（4）燃料与空气的混合条件
燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的 基本条件。混合程度取决于空气的湍流度。 若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产 生。对于蒸汽相的燃烧，湍流可以加速液体 燃料的蒸发。对于固体燃料的燃烧，湍流有 助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层， 从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过 程加速。
Cx H y SzO w
(x
y 4
z
w 2
)O2
大气污染控制工程-08硫氧化物的污染控制
1995年我国煤炭洗选能力3.8×108t，入洗量 2.8×108t ，入洗率22%。
——煤炭洗选只能去除部分无机硫，不能去除有机
二、煤炭的转化
煤的气化
采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，生成不同热值的煤 气 移动床、流化床和气流床三种方法
—煤气中硫以H2S形式存在，先用湿法洗涤去除大部分
氧化镁 法
海水脱硫 法
氨法
氨水做吸收剂
NH 3 SO2 H 2O (NH 4 )2 SO3 (NH 4 )2 SO3 SO2 H 2O 2NH 4 HSO3
5.干法脱硫技术
干法喷钙脱硫
循环流化床烟气脱硫
二、同时脱硫脱氮工 艺
1.电子束辐射法
CaSO 4 CO CaO CO 2 SO 2 CaSO 4 H 2 CaO H 2O SO 2
870～930oC（二级再生法）
CaSO4 4CO CaS 4CO 2 CaSO4 4H 2 CaS 4H 2O
540～700oC
流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境 CaSO 的摩尔体积大于CaCO ，部分孔隙堵塞，使
脱硫剂煅烧及硫酸盐化 过程
二氧化硫排放标准
二氧化硫排放标准二氧化硫是一种常见的大气污染物，主要来源于工业生产和燃烧过程中的排放。
高浓度的二氧化硫不仅对人体健康有害，还会对环境造成严重的影响，如酸雨的形成。
因此，为了保护大气环境和人类健康，各国都制定了相应的二氧化硫排放标准。
在中国，国家环境保护标准规定了二氧化硫的排放标准。
根据《大气污染物排放标准》（GB 16297-1996）的规定，工业企业和燃煤电厂在生产过程中的二氧化硫排放浓度不得超过200mg/m³。
对于其他行业和燃气锅炉，二氧化硫排放浓度则不得超过400mg/m³。
此外，对于新建的工业企业和燃煤电厂，其二氧化硫排放浓度应符合更为严格的排放标准。
除了排放浓度的限制外，二氧化硫排放标准还包括了排放总量的控制。
根据《大气污染物排放总量控制技术规定》（GB 16298-1996），各地区应根据环境质量目标和产业结构特点，确定相应的二氧化硫排放总量控制指标。
并且，各企业应按照国家和地方的要求，制定相应的二氧化硫排放总量控制方案，并定期向环保部门报告排放情况。
为了确保二氧化硫排放标准的执行，国家和地方环保部门会对相关企业进行定期的监测和检查。
对于违反排放标准的企业，将会面临相应的处罚和整改要求。
同时，各地环保部门还会加强对二氧化硫排放监测数据的管理和公开，以提高监管的透明度和公信力。
除了国家标准外，一些地方还会根据当地的环境质量和产业结构特点，制定更为严格的二氧化硫排放标准。
例如，一些经济发达地区和环境敏感地区会对二氧化硫排放标准进行进一步的加强，以保护当地的环境和生态系统。
总的来说，二氧化硫排放标准的制定和执行对于保护大气环境和人类健康具有重要意义。
各国各地应加强对二氧化硫排放的监管和管理，促使企业严格执行排放标准，减少二氧化硫对环境的污染，为人类创造一个更加清洁的生活环境。
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2021/2/15
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石灰石一石膏脱硫工艺原理
石灰石一石膏湿法脱硫工艺
采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破 碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收剂浆液。当采用石灰 石作为吸收剂时，石灰石粉经处理后加水磨制，搅拌制成 吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收剂浆液与烟气强烈接触混 合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气 进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟 气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排 入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆 液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。该工艺适用于任 何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95％以上。
我国北方城市SO2污染现状
250 200 150 100
50
W H O S ta n d a r d
0
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3
g / m
W u lu m u q i L an z h ou Y in c h u a n X i 'a n
Z h en g zh ou T a iy u a n H u h ou t J in a n S h iJ Z B e ijin g T ia n jin g
1.钙硫比
• 表示脱硫剂用量的指标，影响 最大的性能参数
• 脱硫率（)
2.煅烧温度
存在最佳脱硫温度范围
温度低时，孔隙量少、孔径
小，反应被限制在颗粒外表
面
温度过高，CaCO3的烧结作
用变得严重
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m－综合影响参 数
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流化床燃烧脱硫的影响因素
得到成功运行。 负荷适应性好。由于采用了清洁烟气再循环技术，以及脱硫灰渣循环等措施
，可以满足不同的锅炉负荷要求。 无须防腐。CFB吸收塔内具有优良的传质传热条件，使塔内的水分迅速蒸发
，游并设且备可不脱会除产几生乎粘全结部、的堵塞SO、3，腐烟蚀气。温度高于露点20℃左右，吸收塔及其下 良好的操作弹性。当煤的含硫量增加或要提高脱硫效率时，无需增加任何工
SO2污染控制工程
大气污染物控制技术
主要内 容
1.熟悉二氧化硫
2.二氧化硫是如何产生的
3.二氧化硫的危害
4.脱硫原理及工艺流程
5.二氧化硫的应用
2
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主要烟气脱硫工艺（干法）
3.喷雾干燥法烟气脱硫
• 一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法 • 脱硫过程
- SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 - 温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物 - 干废物由袋式或电除尘器捕集 • 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2~1/3)
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流化床燃烧脱硫的影响因素
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高浓度SO2尾气的回收和净化
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干法流化床烟气脱硫
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ＣＦＢ硫化床技术工艺原理简图
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CFB-FGD工艺流程示意图2
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流化床脱硫的化学过程
• 脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）
• 流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境
• CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可 能完全转化为CaSO4
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流化床燃烧脱硫的影响因素
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喷雾干燥法
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循环流化床干法烟气脱硫技术
CFB-FGD脱硫装置 CFB-FGD是目前干法脱硫技术商业应用中单塔
处理能力最大、脱硫综合效益最优越的一种方法 。该工艺已经先后在德国、奥地利、波兰、捷克 、美国、爱尔兰等国家得到广泛应用，最大已运 行单机、单塔机组容量为300MW，简要介绍如下 ：
艺设备，仅增加脱硫剂的耗量就可以满足更高的脱硫率的要求。 脱硫剂利用率高、脱硫副产物排放少；脱硫副产物流动性好，易于处理。
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湿法烟气脱硫
氧法：回收硫铵法、回收石膏法、回收硫磺法 钙法：石灰石－石膏法 钠法：中和法、直接利用法、回收亚硫酸钠法、
回收石膏法、回收硫磺法 镁法 碱式硫酸铝法 磷铵肥法
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二氧化硫脱硫
烟气脱硫：从烟气中脱除二氧化硫的技术 一般分类：抛弃法，回收法 按控制技术分类 （1）干法烟气脱硫 （2）湿法烟气脱硫 （3）洁净煤燃烧技术
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干法烟气脱硫
接触氧化法 石灰石吹入法 活性氧化锰法 活性炭法 氧化铜法
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CFB-FGD的技术特点
设备使用寿命长、维护量小。塔内完全没有任何运动部件。塔内磨损小，设 备使用寿命长。
脱硫效率高、运行费用低。 控制简单，没有制浆系统及浆液喷嘴，加入吸收塔的消石灰和水是相对独立
的便于控制消石灰用量及喷水量，容易控制操作温度。 单塔处理能力大。配置7个文丘里单塔CFB-FGD系统已在300MW燃煤机组
S h en yan g C h an g ch u n
H a r b in
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硫循环与硫排放
九十年代末我国酸雨区域分布
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对生态环境的危害
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黄瓜叶
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建筑物
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FGD系统构成
整套系统由以下子系统组成： （1）SO2吸收系统 （2）烟气系统 （3）石灰石浆液制备系统 （4）石膏脱水与存系统 （5）供水和排放系统 （6）废水处理系统 （7）压缩空气系统
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湿法石膏法烟气脱硫工艺2