4.燃煤污染控制

4.1.除塵技術

4.2.脫硫技術

4.3.脫硝技術

4.2.脫硫技術

4.2.1燃前對燃料進行脫硫4.2.2燃燒中脫硫4.2.3燃后煙氣脫硫.思考問題煤燃前脫硫方法有哪些？什么是LIFAC、FGD、WFGD、DFGD、CFB-FGD？煙氣脫硫方法主要有哪些？什么是干法煙氣脫硫？什么是濕法煙氣脫硫？噴霧干燥法煙氣脫硫優(yōu)點及其反應原理。CFB-FGD法脫硫優(yōu)點及其反應原理。石灰石/石灰法煙氣脫硫機理及其主要裝置。石灰石/石膏法煙氣脫硫優(yōu)點、反映機理、主要裝置。海水煙氣脫硫原理。什么是等離子體煙氣脫硫？我國煙氣脫硫和世界先進國家的差距，本人的建議。煤的洗選物理方法跳汰、浮選、重介、磁選等?；瘜W方法熱解、酸洗、堿洗、氧化等。生物方法微生物脫硫

4.2.1燃前對燃料進行脫硫4.2.2燃燒中脫硫爐膛噴鈣

爐內噴鈣脫硫爐內噴鈣尾部煙道增濕脫硫(LIFAC)當石灰石粉噴到爐膛內適當?shù)牟课缓?，只要溫度高?50℃，石灰石會被快速焙燒而形成氧化鈣.氧化鈣CaO在800—1200℃的溫度范圍內與SO2相遇就會進行脫硫反應而生成CaSO4.

CaCO3→CaO十CO2

CaO十1/2O2十SO2←→CaSO4LimestoneInjectionintotheFurnaceandActivationofUnreactedCalcium

爐內噴鈣脫硫的關鍵問題

4.2.3燃后煙氣脫硫煙氣脫硫(FGD):FlueGasDesulfurization濕法煙氣脫硫(WFGD):WetFlueGasDesulfurization

1.石灰石（石灰）法:CaCO3,Ca(OH)2,CaO

2.氧化鎂法:MgO,Mg(OH)23.氫氧化鈉法:NaOH

4.氨法:NH35.雙堿法:Na2SO3+CaCO3干法煙氣脫硫(DFGD):DryFlueGasDesulfurization

1.噴霧干法煙氣脫硫:Ca(OH)22.循環(huán)流化床煙氣脫硫（CFB-FGD）(CirculatingFluidizedBedFlueGasDesulfurization):Ca(OH)2等離子體煙氣脫硫海水脫硫所謂干法煙氣脫硫，是指無論加入鍋爐尾部煙道中的脫硫劑是干態(tài)的或濕態(tài)的，脫硫的最終反應產物都是干態(tài)的.最主要的干法煙氣脫硫技術有兩類，—是噴霧干燥法，—是用循環(huán)流化床為反應器的干法煙氣脫硫.干法煙氣脫硫(DFGD)噴霧干燥法

優(yōu)點:

(1).系統(tǒng)流程簡單、投資較少、能耗較低、運行費用較低；

(2).運行可靠，不會產生結垢和堵塞，對設備的腐蝕性不大；

(3).干式運行，產物易于處理。噴霧干燥法的工藝流程圖

脫硫劑預先漿化后用泵送至霧化器，脫硫劑漿液在霧化器中被霧化成細滴并進入噴霧干燥吸收器的煙氣中，邊蒸發(fā)邊和SO2氣體進行反應，生成干態(tài)的反應產物.

工藝流程堿液或消石灰乳在干燥吸收器中的化學反應為：Na2CO3十SO2→Na2SO3十CO2Ca(OH)2十SO2→CaSO3·1/2H2O十1/2H2O如反應時有氧氣，則Na2SO3和CaSO3會氧化生成硫酸鈉和硫酸鈣：Na2SO3十1/2O2→Na2SO4Na2CO3十SO2十1/2O2→Na2SO4十CO2Ca(OH)2十SO2十1/2O2十H2O→CaSO4·2H2O脫硫劑:堿液(如Na2C03)消石灰乳[Ca(OH)2]

反應機理

噴霧干燥法的脫硫效率、脫硫劑利用率與計量比的關系(計量比＝脫硫劑實際用量／理論用量)

循環(huán)流化床干法煙氣脫硫（CFB-FGD）優(yōu)點:

(1).和濕法煙氣脫硫相比，其系統(tǒng)簡單、造價較低；

(2).由于充分利用了循環(huán)流化床反應器的優(yōu)點，在采用Ca(OH)2干粉作脫硫劑時，可以達到很高的鈣利用率和脫硫效率.特別適用于燃用高硫煤而要求高脫硫效率的鍋爐

；

(3).干式運行，產物易于處理。循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

工藝流程來自鍋爐的煙氣由循環(huán)流化床反應器下部進入反應器.干態(tài)消石灰[Ca(OH)2]也從反應器下部噴入反應器，以很高的傳質速率在反應器中與煙氣混合，并與煙氣中的SO2、SO2和其它有害氣體如HCl和HF等進行反應，生成CaSO4和CaS03等反應產物.這些干態(tài)的反應產物隨煙氣從反應器上部的出口進入分離器，分離器收集的干灰，—部分再循環(huán)利用.

2Ca(OH)2十2S02→2CaSO3·1/2H20十H202Ca(OH)2十2SO3→2CaSO4·1/2H2o十H202HCl十Ca(OH)2→CaCl2十2H202HF十Ca(OH)2→CaF2十2H20此外,由于煙氣中有C02的存在，還會產生下面的反應而消耗—部分Ca(OH)2：

Ca(OH)2十CO2→CaC03十H2O反應機理

循環(huán)流化床反應器的脫硫效率與Ca／S和煙氣中S02的關系

濕法煙氣脫硫(WFGD)所謂濕法煙氣脫硫，其特點是整個脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后，其脫硫劑、脫硫過程、反應副產品及其再生和處理等均在濕態(tài)下進行，因而其脫硫過程的反應溫度均低于露點，所以脫硫以后的煙氣需經再加熱才能從煙囪排出.由于濕法煙氣脫硫過程是氣液反應，其脫硫反應速度快、脫硫效率高、鈣利用率高，在Ca／S＝1時，可達到90％以上的脫硫效率，適合于大型燃煤電站鍋爐的煙氣脫硫.

石灰石／石灰法為當前最主要、使用最廣的濕法煙氣脫硫工藝。石灰石／石灰法

典型的石灰石法脫硫系統(tǒng)圖

工藝流程典型的石灰法脫硫系統(tǒng)

工藝流程石灰石／石灰法煙氣脫硫反應機理

反應副產品是末氧化的亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O)和自然氧化產物石膏(CaSO4·2H20)的混合物。反應機理

石灰石／石灰法煙氣脫硫的總反應式如下：以石灰石為脫硫劑時：

CaCO3十SO2十1/2H2O→CaSO4·1/2H2O十CO2以石灰為脫硫劑時，CaO和H2O首先反應生成Ca(OH)2，然后Ca(OH)2和SO2再進行下面的反應：Ca(OH)2十SO2→CaSO3·1/2H2O十1/2H2O

由于煙氣中還存在部分氧，因此部分已生成的CaSO3·1/2H2O還會進—步氧化而生成石膏：2CaSO3·1/2H2O十O2十3H2O→CaSO4·1/2H2O總反應式石灰石／石灰法的整個脫硫系統(tǒng)主要由脫硫劑的制備、吸收塔和脫硫后廢物處理三大部分組成。主要裝置脫硫劑的制備系統(tǒng)吸收塔噴淋吸收塔示意圖

廢物處理典型的石灰石／石灰法煙氣脫硫系統(tǒng)固體廢料干基組成

石灰石／石灰法煙氣脫硫系統(tǒng)用于回填法的固體廢物處理系統(tǒng)

石灰石／石膏法

石灰石／石膏法和石灰石／石灰法最主要的區(qū)別就是，向吸收塔的漿液中鼓入空氣，以強制使100％的CaSO3均氧化成CaSO4(石膏).這樣，脫硫以后的固體副產品不再是廢物而需拋棄，而是有用的石膏產品.

優(yōu)點：(1)吸收塔將洗滌循環(huán)、石灰石溶解、強制空氣氧化及石膏結晶結合為—體；

(2)洗滌循環(huán)底槽內有機械攪拌和氧化空氣分配系統(tǒng)；

(3)石灰石粉與水混合制漿后定量加入吸收塔內；

(4)引風機位于吸收塔煙氣入口，沒有腐蝕和結垢的問題，吸收塔正壓運行；

(5)采用回轉式氣／氣煙氣再熱器，利用原煙氣自身熱能加熱洗滌脫硫后的冷濕煙；

(6)石膏漿液經水力旋流分離器和真空皮帶過濾器脫水及熱煙氣干燥處理，最終副產品為粉狀或塊狀石膏；

(7)在燃煤含硫量為0.7％—2.5％時，Ca／S＝1.0—1.5，可以達到90％—99.2％的脫硫效率.對于含硫量高于3％的煤種，其運行經驗較少.反應機理

在強制加氧之前，石灰石／石膏法和拋棄法的反應機理完全—樣.

強制氧化：HSO3-十1/2O2→SO42-十H+SO32-十1/2O2→SO42-

Ca2+十SO42-→CaSO4

因而，脫硫反應的總反應式為：SO2十1/2O2十2H2O十CaCO3→CaSO4·2H2O十CO2

主要裝置脫硫劑的制備、吸收塔、石膏脫水、石膏儲存、廢水處理和煙氣再熱系統(tǒng)等

噴淋吸收塔示意圖

1—鍋爐；2—電除塵器；6—吸收塔；9—氧化用空氣；10—工藝過程用水；11—粉狀石灰石，13—粉狀石灰石貯倉；14—石灰石中和劑貯箱；15—水力旋流分離器；16—皮帶過濾機；17—中間貯箱；18—溢流貯箱；20—石膏貯倉；21—溢流廢水，22—石膏

石灰石／石膏法的煙氣脫硫系統(tǒng)圖海水煙氣脫硫

海水因具有—定的天然堿度和特定的水化學特性被用于煙氣脫硫.海水煙氣脫硫工藝適用于燃煤含硫量不高并以海水為循環(huán)冷卻水的海邊電廠.

海水煙氣脫硫工藝的主要特點(1)工藝簡單，無需脫硫劑的制備，系統(tǒng)可靠，可用率高.(2)系統(tǒng)脫硫效率高，—般可達90％.(3)不需添加脫硫劑，也無廢水廢料處理問題.(4)與其它濕法脫硫工藝相比，投資省，運行費用低.不足之處：(1)其應用有局限性，只能用于海邊電廠，適用于燃煤含硫量不大于1.5％的中低硫煤.(2)重金屬和多環(huán)芳烴的濃度不能超過規(guī)定的排放標準。工藝流程海水煙氣脫硫流程圖

反應機理

SO2(氣)→SO2(液)

SO2(液)十H2O→H2SO3

H2SO32-→H+十HSO32-→2H+十SO32-

2SO32-十O2(液)→2SO42-

等離子體煙氣脫硫用電子束對煙氣進行照射而同時脫硫脫硝的技術，是近年來發(fā)展起來的—種干法煙氣脫硫工藝.

電子束煙氣脫硫的特點

(1)可以高效地同時從煙氣中脫硫和脫硝，達到95％以上的脫硫效率和80％以上的脫硝效率。

(2)電子束煙氣脫硫系統(tǒng)簡單，采用全部自動化操作，易于運行和維護.(3)整個脫硫過程為干法處理，不需排水及廢水處理系統(tǒng).(4)脫硫、脫硝反應副產品為硫酸銨和硝酸銨化肥.脫硫原理

電子束發(fā)生原理及脫硫脫硝反應機理示意圖

電子加速器產生的電子束通過照射孔對反應器內的煙氣進行照射時，電子束的高能電子能將煙氣中的氧和水蒸氣等的分子激發(fā)，使之轉化成氧化能力很強的OH、O和HO2等游離基，這些游離基使煙氣中的硫氧化物SOx和氯氧化物N0x很快氧化，產生了中間產物硫酸和硝酸，它們再和預先加入反應器中的氨反應產生疏酸銨(NH4)2SO4和硝酸銨(NH4NO3)化肥.

工藝流程電子束煙氣脫硫的工藝流程示意圖

電子束劑量與脫硫效率和脫硝效率的關系

幾種較成熟的煙氣脫硫方法的比較

美國火電廠FGD系統(tǒng)分類

（a）城市垃圾焚燒爐；（b）拋棄法日本排煙脫硫設備狀況美國1995年，共有366套FGD裝置，63%為濕法，20%為干法，7%為其它脫硫工藝。

德國1990年100%燃煤電站裝備FGD裝備，主要采用脫硫效率高，投資費用大的濕法煙氣脫硫裝置，最終產物是石膏和建筑材料。

日本1990年脫硫設備處理煙氣能力達1.7*108Nm3/h，除城市垃圾焚燒煙氣脫硫采用干法，其它主要采用石灰石/石灰濕法洗滌裝置。中國絕大部分燃煤電廠沒有專門的脫硫裝置。

只有少數(shù)電廠安裝：

四川白馬電廠

山東黃島電廠

四川珞璜電廠

太原第一熱電廠

成都第一熱電廠

南京下關電廠

北京第一熱電廠

杭州半山電廠

重慶電廠

深圳西部電廠

江蘇望亭電廠

上海石洞口電廠

柳州電廠

韓城電廠

大港電廠

廈門嵩嶼電廠等我國電廠SO2排放占總排放量35%。但由于燃煤電廠煙氣脫硫裝備建設費用較高，占整個電廠投資10-20%，成本高，工業(yè)回收利用率低，以及環(huán)境意識低。目前脫硫裝置安裝很少。隨著SO2污染的日益嚴重，環(huán)境意識的提高，國民經濟的發(fā)展，以及排放標準的實施，我國脫硫將會越來越重視。4.燃煤污染控制

4.1.除塵技術

4.2.脫硫技術

4.3.脫硝技術

4.3.脫硝技術

4.3.3煙氣脫硝

4.3.1低NOx燃燒技術4.3.2爐膛噴射脫硝思考問題燃燒過程中降低Nox排放的主要方法？低Nox燃燒技術主要有哪些？簡述低過量空氣燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒以及煙氣再循環(huán)降低Nox排放的基本原理。煙氣脫硝方法？SCR、SNCR？4.3.1低NOx燃燒技術

用改變燃燒條件的方法來降低NOx的排放，統(tǒng)稱為低NOx燃燒技術.在各種降低NOx排放的技術中，低NOx燃燒技術是采用最廣、相對簡單、經濟并且是有效的方法.★低過量空氣燃燒

★空氣分級燃燒

★燃料分級燃燒

★煙氣再循環(huán)

低NOx燃燒技術★低過量空氣燃燒

使燃燒過程盡可能地在接近理論空氣量的條件下進行，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制NOx的生成，采用低過量空氣燃燒可以降低NOx排放15％—20％。

煤粉燃燒時一次風比例和煙氣中飛灰含碳量與NOx含量的關系

爐內氧的濃度過低，低于3％以下時，會造成CO濃度的急劇增加，從而大大增加化學未完全燃燒熱損失.同時，也會引起飛灰含碳量的增加，燃燒效率將會降低。

★空氣分級燃燒

基本原理一級燃燒：將供入爐膛的空氣量減少到總燃燒空氣量的70％—75％，使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。過量空氣系數(shù)α＜1，降低了燃燒區(qū)內的燃燒速度和溫度水平，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應率，抑制了NOx的生成量。二級燃燒：其余空氣與一級燃燒區(qū)產生的煙氣混合，在α＞1的條件下完成全部燃燒過程。

空氣分級燃燒彌補了低過量空氣燃燒的缺點.但若第一級和第二級的空氣比例分配不當，然會增加不完全燃燒的損失.同時，在煤粉爐第一級燃燒區(qū)內的還原性氣氛也存在著使灰熔點降低而引起結渣，或引起受熱面腐蝕的問題。

一級燃燒區(qū)內過量空氣系數(shù)燃料中氮含量與NOx生成量的關系

大型煤粉鍋爐空氣分級燃燒效果舉例★燃料分級燃燒

NO在遇到烴根CHi和末完全燃燒產物CO，H2，C和CnHm時，會發(fā)生NO的還原反應。4NO十CH4→2N2十CO2十H2O2NO十2CnHm十(2n十m/2-1)O2→N2十2nCO2十mH2O2NO十2CO→N2十2CO22NO十2C→N2十2CO2NO十2H2→N2十2H2O一次燃燒區(qū)：一次燃料，在α＞1的條件下燃燒并生成N0x。再燃燒區(qū)：二次燃料，在α＜1的條件下形成很強的還原性氣氛，使得在一級燃燒區(qū)中生成的NOx被還原成氮分子(N