【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 冷凝溫度 / ℃ 10℃ 結(jié)晶溫 度 /℃ 20℃ 液體 SO2 蒸發(fā)熱（ 10℃時(shí)） /（ J/g） 30℃ （ 0℃ 時(shí)） 氣體 SO2 平均比熱容（ 0℃） /J/（ g﹒ K） （ 10℃ 時(shí)） 100℃ （ 20℃ 時(shí)） 介電常數(shù) （ 30℃ 時(shí)） 導(dǎo)電率，Ω 1 4 108 氣體 SO2 在水中的溶解度及其飽和水溶液的濃度見(jiàn)表 28。 在 20℃的溫度下， 1 體積的水可溶解 40 體積的二氧化硫并放出 34。 4kJ/mol 的熱量。又表 28 可知，隨著溫度的升高 ，二氧化硫在水中的溶解度降低。 表 28 二氧化硫在水中的溶解度2SOV及其飽和水溶液的濃度2SOG 溫度 /℃ 2SOV l/L① 2SOG /%② 溫度 /℃ 2SOV l/L① 2SOG /%② 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ① 二氧化硫的體積為標(biāo)準(zhǔn)狀況的體積。 ② 質(zhì)量百分率。 150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 12 化學(xué)性質(zhì) 與脫除有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)如下。 二氧化硫是一種酸性氧化物 ，它極易溶于水，其水溶液呈酸性，以往稱(chēng)為亞硫酸水溶液。實(shí)際上， SO2 在水溶液中成為七水物 07 22 HSO ? 僅存在微量的32SOH 。但是亞硫酸氫鹽含有 ?3HSO 離子，亞硫酸鹽含有 ?23SO 離子。所謂的亞硫酸水溶液能被空氣逐漸氧化成硫酸，其濃度越低氧化越快，而且經(jīng)加熱就會(huì)自行氧化。 SOHSOHSOH ??? 24232 23 二氧化硫與氧在完全干燥的狀況下幾乎不反 應(yīng)，當(dāng)在有初生態(tài)氧的燃燒環(huán)境中，或者對(duì) SO2 與 O2 或與 O3 的混合物進(jìn)行無(wú)聲放電，則發(fā)生氧化反應(yīng)。 32221 SOSOO ?? 32331 SOSOO ?? 各種脫硫方法的簡(jiǎn)介： (一 )石灰石 石灰法 石灰 石灰石法是用石灰或石灰石吸收母液吸收煙氣中的二氧化硫，反應(yīng)生成亞硫酸鈣（硫酸鈣），凈化后的煙氣可達(dá)標(biāo)排放。該法的優(yōu)點(diǎn)： a、自然界存在大量石灰石，吸收劑原料易得、價(jià)廉，運(yùn)行費(fèi)用低； b、副產(chǎn)物石膏可用于制造石膏板或水泥添加劑等，即使拋棄也容易處理； c、技術(shù) 成熟、運(yùn)行可靠。因次，石灰 石灰石法是目前世界上火電廠煙氣脫硫應(yīng)用最廣泛的方法。 石灰 石灰石的第一套工業(yè)應(yīng)用裝置建于英國(guó)巴特西（ Battersea）電廠，于 1931 年投入生產(chǎn)。目前，主要有三種石灰 石灰石法煙氣凈化工藝，分別以石灰、石灰石及加鎂石灰作主要吸收劑。根據(jù)厭棄脫硫副產(chǎn)品的形成過(guò)程，這三種主要工藝又可分為常態(tài)氧化、強(qiáng)化氧化（硫酸鈣法）和抑制氧化（亞硫酸鈣法）三種方法。 150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 13 化學(xué)原理 石灰 石灰石法煙氣脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)如下： SO2 溶解 ?? ?? ???? ?? HH SOOHSO SOSO32222 )( )()(液 液氣 ??? ?? ?? 233 SOHH SO 石灰溶解 22 )(OHCaOHC a O ? ??? ?? ?? ?? OHCaOHCa 2)( 22 石灰石溶解 )()( 33 液固 C a C OC a C O ? ?? ?? ?? ?? 2323 )( COCaC a C O 液 吸收溶解的 SO2 )(3232 液C a S OSOCa ? ??? ?? OHCaSOOHCaSO2423 212)( ?? ???液 氧化 ??? ?? ??? 2423 21 SOHOH SO )(4242 液C a S OSOCa ? ??? ?? )(22)( 2424 固液 OHC a S OOHC a S O ?? ??? 共沉淀： )(21)()(21)1( 2413224232 固O(píng)HSOSOCaOHx SOSOxCa xx ?? ?????? ???? 工藝流程： 石灰 /石灰石漿液吸收法脫硫工藝流程簡(jiǎn)單，如圖 29 所示，石灰石漿液在制備槽中配制，送入循環(huán)槽，由循環(huán)泵送到吸收塔頂部噴淋。吸收 SO2 后，得到含亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合漿液由塔底流回循環(huán)槽。將 PH值調(diào)整到 4 左右經(jīng)泵送入氧化塔，向氧化塔內(nèi)鼓入空氣，進(jìn)行氧化得到石膏。所得的石膏漿料經(jīng)過(guò)增稠、離心過(guò)濾和清洗獲得石膏產(chǎn)品。濾液除去雜質(zhì)后送至石灰石漿液制備槽。 150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 14 煙氣排氣吸收塔石灰石或石灰循環(huán)槽調(diào)整空氣氧化塔離心機(jī)石膏增稠 器清夜圖29 石灰/石灰石法工藝流程 常用的吸收設(shè)備有噴霧塔、湍球塔、篩板塔、文丘里洗滌器等。 結(jié)垢和堵塞是影響吸收塔操作的最大問(wèn)題。為防止固體沉積、結(jié)晶析出以保證吸收效率，在操作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：將漿液 PH 值控制在 6 左右；保持適當(dāng)?shù)臍?、液、固比例，以免水分蒸發(fā)使固體沉積或結(jié)晶析出；在吸收液中加入二水硫酸鈣晶體，以提供足夠的沉積面積，使溶解鹽優(yōu)先沉淀于其上，來(lái)控制因溶液過(guò)飽和而沉淀物析出而結(jié)垢。在選用吸收器時(shí)，應(yīng)選用持液量大、氣液間相對(duì)速度高、氣液接觸面積大、塔內(nèi)構(gòu)件少、壓力降小的設(shè)備。 （二） 噴霧干燥法 噴霧干燥法是 20 世紀(jì) 80 年代，由美國(guó) JOY 公司和丹麥 Niro Atomizer共同開(kāi)發(fā)的，故又稱(chēng) Joy/Niro 法。這種方法是以 Ca（ OH） 2 和 Na2CO3 溶液為吸收劑，經(jīng)噴霧裝置噴入反應(yīng)器內(nèi)，同煙氣接觸而吸收 SO2 ， SO2 在與堿性霧滴進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)也干燥了液滴，水分蒸發(fā)，到達(dá)反映器出口，形成的生成物為干固體粉末連同未曾發(fā)生反應(yīng)的吸收劑干化的顆粒及飛灰經(jīng)除塵器進(jìn)行氣固分離，排出尾氣。因此該流程脫硫工程在吸收器內(nèi)反應(yīng)之后，將在除塵器內(nèi)繼續(xù)分離，如圖 210 所示。 噴霧干燥法脫硫效率可達(dá) 70%～ 90%，該系統(tǒng)的關(guān) 鍵是噴霧裝置，通常用的有兩種：噴嘴和離心轉(zhuǎn)盤(pán)噴霧器。操作方式可以逆流，也可以并流。 噴霧干燥法的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備少；運(yùn)行可靠，生產(chǎn)過(guò)程中不150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 15 會(huì)發(fā)生結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象；生成物易處理；只要將排煙溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，不諱產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題；能量消耗低、投資省、運(yùn)行費(fèi)用小，耗水量低；對(duì)煙氣量和 SO2 濃度適應(yīng)較強(qiáng)；凈化后的尾氣溫度較高，不必再加熱，可以直接排放。影響 SO2 去除的因素主要是 SO2 吸收率和吸收劑利用率隨煙氣出口溫度接近飽和溫度的程度而提高，一般噴霧干燥法的操作溫度在絕熱飽和溫度之上 11～ 28K。還需防止出口煙氣接近濕飽和，避免在袋式除塵器中出現(xiàn)凝結(jié)問(wèn)題。 目前噴霧干燥吸收法主要用于低硫煤脫硫操作中。 石灰水蒸汽石灰消化槽 貯槽 混合槽煙氣水部分干料返回 袋式 除塵器噴霧干燥器產(chǎn)物煙囪圖210 噴霧干燥法工藝流程 （三） 金屬氧化法 一些金屬氧化物如 MnO ZnO 等可以吸收煙氣中的 SO2 。下面以氧化鎂法為例簡(jiǎn)要介紹金屬氧化物法脫硫的基本反應(yīng)及工藝流程。 氧化鎂法是以氧化鎂漿料吸收煙氣中的 SO2 ，生成 MgSO3，加熱可再生MgO，再生獲得高濃度 SO2 用來(lái)生產(chǎn)硫酸和硫磺。氧化鎂吸收脫硫的工藝工程包括四部分：煙氣預(yù)處理、 SO2 吸收、固體分離與干燥和 MgSO3再生。 工藝流程與設(shè)備 氧化鎂脫硫的工藝流程如圖 211 所示。 150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 16 尾氣去 吸收塔元素硫制硫裝置除塵焦炭燃油干燥塔燃油除塵去煙囪風(fēng)機(jī)固定液分離器鎂漿箱蒸汽再熱器補(bǔ)充補(bǔ)充水吸收漿貯存箱煙氣吸收塔圖211 氧化鎂法工藝流程 在該工藝流程主要設(shè)備是文丘里吸收裝置。常用的是開(kāi)米科（ Chmico）洗滌器，開(kāi)米科洗滌器是一種組合式的文丘里吸收裝置。其特點(diǎn)是氣液接觸好，凈化效果高；處理氣體量大，單臺(tái)設(shè)備處理能力可達(dá) 250 SmN/3 ；無(wú)結(jié)垢故障，穩(wěn)定性好，可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。 但氧化鎂法脫硫的缺點(diǎn)是要求預(yù)處理必須除塵除氯，大約有 8%的 MgO 流失而產(chǎn)生二次污染。 （ 四 ） 活性 炭吸附法 低濃度 SO2 除了用前面介紹的吸收法凈化之外，也可以采用吸附凈化法，常用的吸收劑是活性炭。活性炭吸附 SO2 ，在干燥、無(wú)氧條件下主要是物理吸附，當(dāng)有氧和水蒸汽存在時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)吸附。 基本原理 煙氣通過(guò)活性炭床時(shí)， SO2 、 O2 和 H2O 被吸附，然后它們之間在活性炭表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng) OHSOHOHnOSO 242222 )1(21 ??? ????? 活性炭 如果用銅、鐵、鈷、鎳、鉻和鈰等金屬鹽浸漬活性炭，就可以發(fā)現(xiàn)；活性炭對(duì) SO2 的吸附能力提高了，這可能是有催化氧化 SO2 的作用的緣故。一般來(lái)說(shuō)，活性炭對(duì) SO2 的吸附容量是 40～ 140g/1000d 活性炭。 到達(dá)吸附平衡時(shí)的活性炭可以用水洗再生，得到稀硫酸；也可以用加熱再生的方法，這樣可得到高濃度的二氧化硫。因?yàn)榧訜徇^(guò)程，碳將沉積在活性炭上硫150MW 燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì) 廣東工業(yè)大學(xué) 17 酸還原成二氧化硫，反應(yīng)式如下： ???? ??? 22242 222 COOHSOCSOH 工藝流程 活性炭吸附 水洗再生脫硫法又稱(chēng)魯奇式活性吸附法，因?yàn)檫@種方法是由德國(guó)魯奇化學(xué)協(xié)會(huì)和法蘭克福的胡特惠遜公司開(kāi)發(fā)的，其工藝流程如圖 212 所示 煙氣文丘里洗滌器吸附器活性炭床至煙囪循環(huán)槽浸沒(méi)燃燒器燃料冷卻器棄去水～15 %圖212 活性炭吸附水洗再生法工藝流程 煙氣首先經(jīng)文丘里洗滌器除塵并冷卻，然后進(jìn)入一個(gè)活性炭吸附器，圖 212中是兩個(gè)固定活性炭吸附器，一個(gè)吸附，另一個(gè)再生。平均吸附脫硫效率可達(dá)80%。用水沖洗再生得到稀硫酸溶液進(jìn)入循環(huán)液槽，作為文丘里洗滌器的洗滌液。在洗滌過(guò)程中，由于一部分水分蒸發(fā)而提高了硫酸濃度，可達(dá) 25%左右。硫酸進(jìn)一步經(jīng)過(guò)浸沒(méi)燃燒器、冷卻器和過(guò)濾器除去雜質(zhì)，最后可得到 65%～ 70%的硫酸。 該工藝主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)方便、副反應(yīng)少、無(wú)污水排放、可回收稀硫酸。但也有缺點(diǎn)，主要 是由于活性炭吸附容量有限，所以需要較大的吸附設(shè)備，一次性投資高，吸附劑需要頻繁再生。 （四） 催化轉(zhuǎn)化法 煙氣中的 SO2 可以在催化劑的作用下被氧化成 SO3 ，再轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩峄厥绽?；也可在催化劑作用下還原為 H2S，再用特殊工藝回收硫磺。 工作原理 反應(yīng)物分子從氣流中通過(guò)層流邊界向催化