第六章-烟气净化中

第二节 烟气除尘技术
图6-10 电袋一体化除尘器结构形式之一
第三节 烟气脱硫技术
一、概述 ➢ 煤中的硫一般可分为无机硫和有机硫。有机硫有 硫醇、硫醚、噻吩类杂环硫化合物等；无机硫以黄铁 矿 （ FeS2) 为 主 ， 还 有 少 量 的 硫 酸 盐 硫 、 方 铅 矿 （PbS）、闪锌矿（ZnS）等无机化合物以及单质硫。 ➢ 煤中硫在燃烧过程中与氧反应生成SO2； ➢ 烟气中SO2浓度与燃煤中的硫含量直接相关，目 前，我国锅炉烟气中SO2浓度一般在0.1%~0.5%左右。
第三节 烟气脱硫技术
两种方法相比较： ➢ 湿法优点：脱硫速度快，效率高，操作费用 低；缺点：湿法脱硫后烟气温度较低，低于露 点，必须将烟气再加热后排放，以减少对设备 的腐蚀。 ➢ 干法优点：没有废水的二次处理等问题，净 化后的烟气仍可保持较高温度而直接排放。缺 点：脱硫剂利用率低，脱硫剂消耗大。
第三节 烟气脱基的湿法脱硫系统中存在着一系列的离子平衡，
简单地可描述为以下过程： 首先SO2溶于水，并部分离解：
SO2 H 2SO3 H HSO3
起初因碱过剩，SO2与碱反应生成正盐，即亚硫酸钠： 2NaOH SO2 Na2SO3 H 2O
用碳酸钠溶液吸收时，由于亚硫酸酸性强于碳酸，因此 碳酸被置换：
第三节 烟气脱硫技术
③ 氨法：氨基脱硫剂一般以氨水或液氨的形式用于 氨式湿法和电子束氨法脱硫工艺中。 ✓ 优点：是活性好，而且脱硫产物是硫酸氨可作为 农用化肥。 ✓ 缺点：氨的价格比较贵，同时氨气恶臭且有毒， 如泄漏会引起一定的环境问题。 ✓ 机理：实际上氨法洗涤吸收过程是利用 （NH4)2SO3-NH4HSO3溶液对SO2的循环吸收实现的。 然后以不同的方法处理吸收液，从而得到不同的副产 品，比如化肥、亚硫酸铵、硫铵和石膏等副产品。
第二节 烟气除尘技术
（4）静电除尘器 静电除尘器是利用强电场放电使气体电离，粉尘
荷电，然后在电场力的作用下使粉尘从气体中分离 出来的一种除尘装置。
优点：除尘效率高、阻力小、耗能低；能够高效 收集大流量气体和高温或腐蚀性气体中的粉尘；自 动化程度高及维修容易等，广泛应用于电力、冶金、 建材等领域，尤其在燃煤电厂静电除尘已成为主要 手段。
第二节 烟气除尘技术
（5）电袋一体化除尘技术 所谓电袋一体化，顾名思义就是结合静电
除尘器和袋式除尘器的机理进行除尘，也称 为静电增强袋式过滤除尘。
基本工作方式：烟气通过一段预荷电区， 使颗粒物带电。带电颗粒物随烟气进入过滤 段被滤袋过滤层收集。
第二节 烟气除尘技术
图6-11
第二节 烟气除尘技术
第三节 烟气脱硫技术
第三节 烟气脱硫技术
第三节 烟气脱硫技术
一、概述 烟气脱硫技术分类： ① 按脱硫剂进行分：有钙法、氨法、镁法、钠法、 氧化铜法、活性炭法等。 ② 按脱硫产物是否回收分：有回收法和抛弃法。 ③ 按其净化原理分：有吸收法、吸附法、催化氧化 法和催化还原法。 ④ 按脱硫过程和脱硫产物状态分：有湿法、干法/ 半干法。
2CaO 2SO2 O2 2CaSO4 2CaCO3 2SO2 O2 2CaSO4 CO2 4CaSO3 3CaSO4 CaS
第三节 烟气脱硫技术
① 钙法： 在石灰/石灰石干法喷射工艺中，由于反应时间短，
一般尾部设有增湿脱硫工艺，即新生成的CaSO4和 未反应的CaO随烟气进入锅炉后部的活化反应器， 通过有组织的喷水增湿后，一部分未反应的CaO转 变为具有较高反应活性的Ca(OH)2，继续与烟气中 的SO2反应，从而完成整个脱硫过程。
二、烟气脱硫基本原理和常用脱硫剂 虽然烟气中脱除SO2的方法和工艺很多，但其中最主要区
别是在脱除原理和脱硫剂上。 （1）烟气脱硫基本原理 ① 气体吸收：气态污染物SO2首先从烟气气流中扩散到与 脱硫剂溶液相接触的气液界面，然后由于直接溶解（物理吸 收）或与其中的脱硫剂活性组分发生反应（化学吸收）。 ② 气体吸附：又称表面吸附，是指SO2 从气相中向固体表 面扩散而被吸附的过程。 ③ 催化转化：在催化剂的作用下，将烟气中污染物转化为 无害产物或易于处理的产物。如催化氧化法（将SO2氧化成 硫酸）、催化还原法（将SO2还原成S）。
第三节 烟气脱硫技术
① 钙法： 石灰的主要成分是CaO，一般通过石灰石煅烧 制成，没有天然的石灰资源。CaO具有很强的活性， 是一种高效的脱硫剂。以石灰为脱硫剂的烟气脱硫 工艺有：石灰洗涤、喷雾干燥或烟气循环流化床工 艺。 消石灰的主要成分是Ca(OH)2，使用石灰加水 经消化反应的生成物，为粉末状，省去了磨制工艺。 与石灰石相比，消石灰具有更好的活性，一般用在 炉内喷钙或烟气循环流化床工艺中。
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② 钠法：由于钠基脱硫剂的活性比钙剂脱硫剂 要好，一般应用在湿法洗涤工艺、管道喷射 （NaHCO3）和双碱法中。
✓ 在湿法工艺中，采用钠基脱硫剂能避免钙基脱 硫剂发生的结垢堵塞的现象，但其主要问题是脱硫 剂来源问题的困难； ✓ 与此同时，在干法应用中，钠盐易溶于水，增 加了脱硫产物的处理难度。
得上一反应平衡右移，更多的SO2溶解在浆液中。同时鼓入
的O2发生强制氧化反应，将HSO和3 S氧O32化成
2HSO3 O2 2SO42 2H
：SO42
2SO32 O2 2SO42
最后钙离子和硫酸根离子在水中发生石膏结晶反应，生
成可回收的石膏：
Ca2 SO42 2H2O CaSO4 2H2O
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① 钙法： 而钙的湿法工艺则要复杂的多，总的反应是SO2同
时与CaO或CaCO3起作用，生成亚硫酸钙进行回收。 在湿法工艺的吸收塔内，存在着一系列的离子平衡
反应，总体上可分为三个过程：
a) SO2的吸收； b) SO2水合为H2SO3； c) H2SO3中的亚硫酸离子与碳酸钙或氢氧化钙中的钙离子反 应。
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② 钠法： ✓ 常 见 的 钠 基 脱 硫 剂 主 要 有 ： Na2CO3 、 NaHCO3和NaOH等。 ✓ 钠 碱 系 统 吸 收 SO2 的 产 物 为 Na2SO3 、 NaHSO3和Na2SO4。 ✓ 再生系统所形成的再循环产物多为 Na2SO3、Na2CO3和NaOH。
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➢ 干法/半干法脱硫概念：干法/半干法的划分标准 不完全相同，这里主要是指那些脱硫产物为干态的 脱硫方法，其脱硫剂可以是湿态的。如喷雾干燥法、 炉内喷钙尾部增湿法；也可以是干态的，如炉内喷 钙法、循环流化床烟气脱硫法等。 ➢ 主要特点：脱硫过程以干态为主，烟气温度降低 较少，无需进行除雾和再热，脱硫产物是干态的， 无废水污染、不易腐蚀和结垢，工艺简单，投资和 运行费用低。 ➢ 缺点：脱硫剂利用率低，脱硫剂消耗大。
Na2CO3 SO2 Na2SO3 CO2
第三节 烟气脱硫技术
② 钠法： 生成的亚硫酸钠具有吸收SO2的能力，生
成酸式盐，即亚硫酸氢钠：
Na2SO3 SO2 H2O NaHSO3
同时酸式盐与碱反应又可得到正盐：
NaHSO3 NaOH Na2SO3 H 2O 2NaHSO3 Na2CO3 2Na2SO3 H 2O CO2
第三节 烟气脱硫技术
（2）烟气脱硫主要方法及脱硫剂
① 钙法：钙基吸收剂由于价格低廉且具有良好的 脱硫特性，在SO2脱除工艺中广泛应用，主要包括 石灰石、石灰和消石灰，简称为钙法工艺。
石灰石的主要成分是CaCO3，储量丰富，应用 时首先被磨成粉末，然后直接喷入炉内（炉内喷 钙），或制成石灰石浆（石灰石洗涤法）进行脱硫。 但低温时石灰石活性较低，所以不能直接用于烟气 净化中。
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③ 氨法： 化学原理包括：
2NH3 H2O SO2 NH4HSO3 (NH4 )2 SO3 H2O SO2 2NH4HSO3
另外，亚硫酸氨或亚硫酸氢氨被自然氧化或强 制氧化为硫酸氨或硫酸氢氨：
2(NH 4 )2 SO3 O2 2(NH 4 )2 SO4 2NH 4HSO3 O2 2NH4HSO4
第三节 烟气脱硫技术
➢ 湿法脱硫概念：湿法脱硫是通过烟气与含有脱 硫剂的溶液接触，在溶液中发生脱硫反应的技术， 其脱硫生成物的生成和处理均在湿态下进行。 ➢ 湿法脱硫特点：由于是在气液之间反应，脱硫 速度快；煤种适应性好，脱硫效率和脱硫剂利用率 都很高，在Ca/S比为1时，脱硫率可达90%以上。 ➢ 缺点：脱硫后烟气温度较低，一般低于露点， 所以需进行烟气再加热以减少腐蚀，同时有废水二 次污染问题。
（5）电袋一体化除尘技术 一般来说，颗粒既可带正电，也可以带负电； 滤袋既可以加电场，也可以不加电场。若加电场， 可加与带电颗粒极性相同的电场，也可加与带电 颗粒极性相反的电场。 试验表明：加相同极性的电场，效果会更好一 些，原因是极性相同时，电场力和流向相反，对 颗粒具有推力，带电颗粒不易透过滤布。滤袋内 部比较干净，清灰容易。
首先在料浆中，CaCO3发生离解反应：
CaCO3 Ca CO32 CO32 H2O OH HCO3 2OH CO2
第三节 烟气脱硫技术
➢ 其化学反应如下： 烟气中的SO2被溶液吸收发生离解反应：
SO2 H 2O H HSO3 2H SO32
由于CaCO3离解生成的OH-与H+反应中和生成H2O，使
第三节 烟气脱硫技术
一、概述 ➢ 湿法主要有石灰石/石膏洗涤法、海水脱硫法； ➢ 干法/半干法主要有炉内喷钙法、烟气循环流化床 脱硫法以及喷雾干燥法（半干法）等。 ➢ 目前世界各国，采用石灰石/石膏湿法装置最为普 及，占82%；其次是喷雾干燥法，约占11%。其余为 氧化镁法、氨法、CFB(烟气循环硫化床）以及LIFAC （炉内喷钙尾部增湿）等。 ➢ 美国大都采用抛弃法，约占85%，而日本以回收法 为主，占95%以上，这与它们能源资源状况所决定的。
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图6-11
第三节 烟气脱硫技术