燃煤烟气净化技术.ppt

第六章 燃煤烟气净化技术,虽然煤炭通过燃前洗选、燃中降低污染物排放等措施，但煤炭燃烧后还是有相当多的大气污染物的形成并排放到大气中。因此，为了在烟气排入大气之前将其净化，脱除其中的有害物如：SO2、NOx、颗粒物和CO2等成为燃煤污染物控制的最后一道关口。常见的烟气净化技术包括除尘技术、烟气脱硫技术和烟气脱硝技术等。,第六章 燃煤烟气净化技术,燃煤烟气排放量很大，而其中SO2、NOx的浓度又相对较低，一般SO2的浓度为0.1%0.5%，NOx为0.1%以下，远低于有色金属冶炼、化工厂等烟气中污染物的浓度，因此要在这大量的烟气中对这些低浓度的污染物进行净化和回收是比较困难的。烟气的成分及性质与燃煤的性质、锅炉的型号及燃烧方式等密切相关。,第一节 烟气净化基本原理,燃煤烟气中的粉尘量主要取决于燃烧方式及煤质情况，飞灰的化学成分以SiO2和Al2O3为主，此外还有Fe2O3、CaO、MgO等；对固态排渣煤粉锅炉而言，煤中的灰约有85%90%转化为飞灰，液态排渣煤粉锅炉为60%，旋风炉为20%40%，链条炉为20%左右，抛煤炉为30%，沸腾炉为40%60%。,第一节 烟气净化基本原理,燃煤烟气中，SO2是无色具有强刺激性气味的气体，其中S的化合价是+4，是硫的中间化合价，所以SO2既具有氧化性又具有还原性；NO、NO2中的N也是中间化合价，常温下NO容易被氧化成NO2，NO2是红棕色气体，具有特殊臭味，有毒，遇水反应生成硝酸和NO。,第一节 烟气净化基本原理,SO2、NO2 都是中等强度的酸性氧化物，易与碱反应：NO和NO2具有较强的氧化性，能被C，NH3等还原剂所还原：,第一节 烟气净化基本原理,烟气净化就是基于以上污染物的物理、化学性质的特点来进行的。利用烟气中飞灰颗粒与烟气密度及电性质的差异，可以用水膜除尘器、袋式除尘器和电除尘器等来净化除去飞灰；根据SO2性质和特点，可将烟气脱硫技术分为湿法和干法两种。湿法是用石灰石淋洗烟气，SO2会变成亚硫酸钙或硫酸钙的浆状物而除去。干法主要有喷雾干燥法、喷干石灰粉法和活性碳吸附法。,第一节 烟气净化基本原理,烟气脱硝技术的发展滞后于烟气脱硫技术，目前发达国家已开发出的具有工业应用价值的烟气脱硝技术主要有选择性非催化还原工艺（SNR）和选择性催化还原工艺（SCR）。选择性非催化还原工艺是在烟气中喷入NH3等含氮化合物，将NOx还原成水和N2，脱硝率可达80%以上。选择性催化还原工艺（SCR）与SNR工艺基本相同，只是SCR工艺采用催化剂使反应能在较低温度下进行，脱硝率可大90%，但投资和运行费用大。,第一节 烟气净化基本原理,煤在燃烧后，其中的灰分一部分变成炉渣，另一部分则以飞灰的形式与烟气一起离开锅炉。为防止烟尘对环境的污染和对引风机的磨损，必须进行除尘。一、颗粒物脱除基本原理 不同的除尘技术利用的原理也不同，其特征是通过含颗粒物的气体通过某个力场或电场，这样的场对颗粒物和气体有不同的作用而使颗粒物从气体中分离出来。粗分可归纳为机械力作用和静电力作用两大类。,第二节 烟气除尘技术,一、颗粒物脱除基本原理 细分有以下几种：重力作用：分离加速度小，因此效率低。惯性作用：改变烟气流向，由于惯性加速度远大于重力加速度，所以其效率比重力作用高。离心力作用：利用旋转气流产生的离心力将颗粒从烟气中分离出来，对于较粗的颗粒物分离效率较高。,第二节 烟气除尘技术,一、颗粒物脱除基本原理电场力作用：通过作用于荷电粒子上的电场力使颗粒物从烟气中分离出来。目前大型装置应用该方法比较多。过滤机理：过滤也是机械力作用的一种形式。其主要机理是拦截作用、惯性碰撞和扩散效应。,第二节 烟气除尘技术,二、颗粒物脱除技术分类根据利用的除尘机理，除尘技术可分为四大类：机械式除尘技术（重力、惯性力和离心力）；静电除尘技术（分为干式静电除尘和湿式静电除尘）；过滤除尘技术（包括袋式除尘技术和颗粒层除尘技术）；湿式除尘技术。所采用的相应的除尘设备主要有旋风除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器和电除尘器四大类。,第二节 烟气除尘技术,三、颗粒物脱除技术和设备（1）旋风除尘器 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力将粉尘从烟气中分离出来的装置。,第二节 烟气除尘技术,图6-1,（1）旋风除尘器 优点：设备结构简单、制造和安装费用低、维护和管理方便等。缺点：某些部件易磨损、除尘效率低等。今后随着环保要求的日益严格，这种除尘器将会被逐渐取代。（2）湿式除尘器 湿式除尘技术也叫洗涤式除尘技术，是一种利用水（或其它液体）与烟气相互接触使颗粒物与烟气分离的技术，其间伴有传热和传值过程。,第二节 烟气除尘技术,（2）湿式除尘器 除尘原理：湿式除尘器主要是利用水滴、水网和气泡与含尘气体接触，借助于惯性碰撞、扩散、拦截、沉降等作用来除去废气中的颗粒物。其除尘机理与过滤机理相似：水滴类似于球形捕集体；水网类似于圆柱形捕集体；水膜类似于吸收壁，能有效地防止二次扬尘。,第二节 烟气除尘技术,（2）湿式除尘器 优点：与干式除尘相比，它能够有效地除掉0.1m以上的颗粒物，同时还能进行气体污染物的脱除，而且结构简单造价低，因此在烟气净化中，湿式洗涤器的应用极为普遍。缺点：造成废水的二次污染和污泥处理问题。今后在我国的应用前景不大。,第二节 烟气除尘技术,（2）湿式除尘器 目前国内常用的湿式除尘器主要有：水膜除尘器、喷淋塔、文丘里洗涤器、旋风洗涤器和筛板塔等。净化后的气体从湿式除尘器中排出时，一般都带有水滴，为了除去这部分水滴，在湿式除尘器后都附有脱水装置。,第二节 烟气除尘技术,图6-2,图6-3,第二节 烟气除尘技术,图6-4,图6-5,图6-6,（3）袋式除尘器袋式除尘技术是过滤式除尘技术的一种，袋式除尘器是利用织物制作的袋状过滤介质来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。过滤介质又称滤料，滤料介质可以是纤维层（滤纸、滤布、滤袋或金属绒）、颗粒层（矿渣、石英砂、活性碳等）或是液滴，其基本的除尘原理都是过滤机理。过滤除尘技术尤其是袋式除尘技术，具有很高的除尘效率，应用广泛，是目前烟气净化的主要方法。,第二节 烟气除尘技术,（3）袋式除尘器 袋式除尘器的工作原理：各种纤维性滤袋空隙很小，尘粒被阻挡下来；当含尘气流撞击到滤袋的经纬线时，空气可以绕过纤维而过，灰尘则因惯性作用不易改变方向，就附着在其表面上；当含尘气体通过布袋时，较小的粉尘会被滤料的纤维钩住；,第二节 烟气除尘技术,（3）袋式除尘器 袋式除尘器的工作原理：当含尘气体通过有些人造纤维滤料时，会产生静电现象，从而增加了对粉尘的吸附能力；一些极细的灰尘还可能受到气体分子不规则运动的撞击，而增加了碰撞滤料纤维的机会，并附着在上面。,第二节 烟气除尘技术,（3）袋式除尘器 袋式除尘器的分类：根据袋式除尘器的结构特点，如滤袋形状、过滤方向、进风口位置以及清灰方式，袋式除尘器可分为以下几类：按滤袋形状分：圆袋式除尘器和扁袋式除尘器两类，其中圆袋式受力均匀，连接简单，清灰所需动力小；而扁袋布置紧凑，节约空间，但结构复杂，制作工艺高。,第二节 烟气除尘技术,第二节 烟气除尘技术,图6-7 常见的袋式除尘器不同形式的示意图,（a）扁袋式除尘器,（b,c,d,e）圆袋式除尘器,袋式除尘器的分类：按过滤方向分：分为内滤式除尘器（上图c、e）和外滤式除尘器（上图b、d）。按进气口位置分：分为下进风式（如上图b、c）和上进风式（如上图d、e）两类。上进风式含尘气流方向与粉尘沉降方向一致，有利于粉尘沉降。但滤袋需设上下花板，结构复杂，不易调节滤袋张力；下进风式则结构简单，但不利于粉尘沉降。,第二节 烟气除尘技术,袋式除尘器的分类：按除尘器内的压力分：分为负压式除尘器和正压式除尘器。负压式除尘器的风机设置在除尘器之后，除尘器是在负压状态下工作，正压式则相反。负压式除尘器必须采用密封结构，其风机吸入的是净化后的气体，因而风机磨损小；而正压式除尘器不需采用密封结构，造价低20%30%，但含尘气体通过风机，磨损较大。,第二节 烟气除尘技术,袋式除尘器的分类：按清灰方式分：清灰方式是使袋式除尘器能长期连续工作的决定因素，也是影响其性能的重要因素，它与除尘效率、压力损失均有关系。清灰的基本要求是能够从滤袋上迅速均匀地剥落沉积的粉尘，同时通常又要求能保持一定的一次粉尘层，不损伤滤袋，并消耗较少的动力。分类：机械振动类、分室反吹类、喷嘴反吹类、振动反吹并用型和脉冲喷吹类。,第二节 烟气除尘技术,北京第二热电厂布袋除尘器,图6-8,图6-9,（3）袋式除尘器 优点：（1）除尘效率高，一般在99%以上；（2）处理能力大，结构简单、造价低，维护操作方便；（3）受粉尘物性的影响较小。缺点：体积和占地面积较大；（2）本体压力损失较大；（3）对滤袋质量有严格要求，滤袋破损率高、使用寿命短、运行费用较高。,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,第二节 烟气除尘技术,图6-11,（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。,第二节 烟气除尘技术,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一,一、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,第二节 烟气除尘技术,第二节 烟气除尘技术,一、概述 烟气脱硫技术分类：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。按脱硫产物分：有回收法和抛弃法。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。按脱硫过程和脱硫产物状态分：有湿法、干法/半干法。,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；干法主要有炉内喷钙法、烟气循环流化床脱硫法以及干式催化脱硫等。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。,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。,第三节 烟气脱硫技术,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。,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 烟气脱硫技术,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）。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。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,（2）烟气脱硫主要方法及脱硫剂钙法：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。,第三节 烟气脱硫技术,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。,第三节 烟气脱硫技术,钙法：在石灰/石灰石干法喷射工艺中，由于停留时间短，因此必须要在很短的时间内进行煅烧、吸附和氧化，涉及的化学反应主要有：,第三节 烟气脱硫技术,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：SO2的吸收；SO2水合为H2SO3；H2SO3中的亚硫酸离子与碳酸钙或氢氧化钙中的钙离子反应。,第三节 烟气脱硫技术,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。,第三节 烟气脱硫技术,钠法：常见的钠基脱硫剂主要有：NaCO3、NaHCO3和NaOH等。钠碱系统吸收SO2的产物为NaSO3、NaHSO3和Na2SO4。再生系统所形成的再循环产物多为Na2SO3、NaCO3和NaOH。,第三节 烟气脱硫技术,钠法：采用钠基催化剂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：起初因碱过剩，SO2与碱反应生成正盐，即亚硫酸钠：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,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：同时酸式盐与碱反应又可得到正盐：,第三节 烟气脱硫技术,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。,第三节 烟气脱硫技术,氨法：化学原理包括：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：,第三节 烟气脱硫技术,三、湿法烟气脱硫工艺 据统计，目前湿法脱硫技术占世界安装烟气脱硫的机组总量的85%，其中以日本（98%）、美国（92%）和德国（90%）最为普及。下面介绍两种典型的湿法脱硫工艺，石灰石-石膏湿法脱硫法和海水脱硫法。（1）石灰石-石膏湿法脱硫法 在当今所有的烟气脱硫技术中，钙基湿法脱硫（又称石灰石/石灰洗涤法）工艺是应用最广、技术最为成熟且运行最为可靠的烟气脱硫工艺,约占82%。根据其是否通过强制氧化使CaSO3转化为石膏CaSO4进行回收，可分为抛弃法和回收法两种。,第三节 烟气脱硫技术,第三节 烟气脱硫技术,图6-11,（1）石灰石-石膏湿法脱硫法整个工艺可分为五个部分：石灰石浆液制备部分、净化烟气再热部分、吸收和氧化部分（或称SO2脱除部分）、石膏回收和储备部分以及污水处理部分。在石灰石浆液制备部分，石灰石经过磨制后与水混合得到固体质量分数在10%15%左右的浆液；来自锅炉的烟气一般经过除尘设备后，先进行烟气换热，将已脱硫的烟气温度升高，以减少设备的腐蚀。,第三节 烟气脱硫技术,（1）石灰石-石膏湿法脱硫法回收石膏脱硫法的基本原理可描述为：烟气在吸收塔内同含石灰的料浆进行气体接触，生成亚硫酸钙，再用空气强制氧化得到石膏，石膏经过脱湿后作为副产品回收利用。其化学反应如下：首先在料浆中，CaCO3发生离解反应：,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：由于CaCO3离解生成的OH-与H+反应中和生成H2O，使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 和 氧化成：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：,第三节 烟气脱硫技术,早期的系统中吸收和氧化是分别在两个塔内进行的，即吸收塔和氧化塔。现在通常使用所谓单塔方式，即在吸收塔里同时完成吸收氧化全过程。常见的吸收塔类型有：喷雾塔、填料塔、喷射鼓泡塔、双回路塔和液柱喷射塔等。（如下图所示）,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,图6-12,第三节 烟气脱硫技术,图6-13,（2）海水脱硫法 由于天然海水中含有大量的可溶性盐，主要是氯化钠和硫酸盐，且海水通常呈碱性，使得海水具有天然的吸收SO2的能力。基本思路：海水脱硫的基本思路是将SO2以硫酸盐的形式排入大海，恢复其自然循环的平衡。,第三节 烟气脱硫技术,图6-14,（2）海水脱硫法该工艺的特点是不添加任何化学物质，以纯海水为吸收剂。整个系统可分为烟气系统、供排海水系统和海水恢复系统。烟气经过换热器后，既能提高净化烟气的温度，同时也提高吸收塔内SO2的吸收率，在吸收塔内发生如下反应：,第三节 烟气脱硫技术,（2）海水脱硫法海水恢复系统的主体是嚗气池，来自吸收塔的酸性海水与凝气器排出的碱性海水在暴气池中充分混合，同时鼓入适量空气，使其中的亚硫酸盐转化为稳定无害的硫酸盐，同时释放出CO2，待达到排放标准后排入大海。海水烟气脱硫法工艺简单，而且不需废物和废水处理系统，投资和运行费用低。,第三节 烟气脱硫技术,四、干法/半干法烟气脱硫技术优点：干法/半干法烟气脱硫技术与湿法相比具有投资费用低，设备不易腐蚀、结垢和堵塞，耗能少等优点。缺点：它突出的缺点是脱硫剂的利用率低。这是因为在反应过程中，反应产物覆盖在脱硫剂颗粒表面，形成了产物层，SO2必须扩散穿过产物层才能与脱硫剂继续反应，减缓了反应速率。干法/半干法烟气脱硫工艺的发展方向是尽可能提高脱硫剂的利用率。,第三节 烟气脱硫技术,四、干法/半干法烟气脱硫技术 常见的脱硫工艺有：（1）喷雾干燥法脱硫工艺；（2）炉内喷钙尾部增湿技术；（3）烟气循环流化床脱硫技术；（4）干法催化烟气脱硫技术。喷雾干燥法脱硫工艺：基本原理：以石灰（加水制成消石灰乳）为脱硫吸收剂，是一种半干法脱硫工艺。将脱硫剂浆液在吸收塔内进行雾化，然后与烟气中SO2充分接触发生反应生成CaSO3，同时发生传热过程，使雾化液滴不断蒸发干燥，最后脱硫产物以干态沉在塔底或随烟气离开。,第三节 烟气脱硫技术,图6-15,喷雾干燥法脱硫工艺：整个工艺过程一般包括：脱硫剂浆液制备、浆液雾化、SO2的吸收和液滴的干燥、灰渣再循环和捕集。涉及的主要化学反应如下：SO2被液滴吸收后生成，然后与吸收剂发生反应：当液滴蒸发时，CaSO3过饱和析出，部分液滴中的CaSO3还可以被氧化：,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：炉内喷钙脱硫的概念：炉内喷钙技术属于炉内脱硫，它是指直接将钙基脱硫剂喷入炉膛尾部的热烟气中，与其中的SO2发生反应进行脱硫的技术。缺点：由于炉内脱硫反应较难充分进行，大量未反应的脱硫剂都随烟气离开了炉膛，因此其脱硫率和脱硫剂的利用率都很低，在Ca/S比为2的时候，以石灰石或消石灰为脱硫剂，其脱硫效率分别为40%和60%，因此，在此基础上开发了多种新型脱硫技术。,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：技术改进：炉内喷钙尾部增湿工艺的主要改进是，除了保留炉内喷钙的脱硫系统外，在尾部排烟通道增设了一个独立的活化反应器，将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后再次脱出烟气中的SO2。,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：,第三节 烟气脱硫技术,图6-16,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：该工艺的化学过程可以分为两段：一段炉内喷钙脱硫和二段炉后增湿活化。其基本流程和主要反应为：（1）在炉内喷钙脱硫阶段，将脱硫剂石灰石粉喷入锅炉炉膛温度为9001250C的区域。CaCO3受热后立即分解生成CaO,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：CaO颗粒与烟气中的部分SO2和全部SO3反应生成硫酸钙 然后此阶段的脱硫产物颗粒、未反应的CaO颗粒与飞灰的混合物随烟气一起离开炉膛。,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：（2）上述混合物随烟气一起离开炉膛进入活化反应器增湿，未反应的CaO颗粒极易吸水生成高活性的Ca(OH)2颗粒，Ca(OH)2与烟气中剩余的SO2继续反应生成CaSO3，大部分又被氧化成硫酸钙（CaSO4）,第三节 烟气脱硫技术,炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺：该工艺优点：当Ca/S比为1.52时，经过电除尘器捕集的一部分干灰和活化塔除下的全部颗粒物的再循环增湿活化脱硫，可以使脱硫效率达到75%80%；工艺简单，无废水等污染，且投资和运行费用低，投资仅为湿法的30%左右，运行费用为80%左右，因此在电厂改造和中小型锅炉中广泛应用。,第三节 烟气脱硫技术,烟气循环流化床脱硫工艺：技术思路：它以循环流化床为原理，通过物料在反应塔内的内循环和高倍率的外循环，形成含固量很高的烟气流化床，从而强化了脱硫吸收剂颗粒之间、烟气中SO2、SO3、HCl、HF等气体与脱硫吸收剂间的接触，并沿长了固体物料在反应塔内的停留时间（达3060min），提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率，在Ca/S=1.11.5时，系统脱硫效率可达90%以上。,第三节 烟气脱硫技术,清华大学开发的循环流化床烟气脱硫试验装置,烟气循环流化床脱硫工艺：目前比较典型的烟气循环流化床脱硫工艺有：鲁奇（Lurgi）型烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）；回流式烟气循环流化床脱硫工艺（RCFB）；气体悬浮吸收烟气循环流化床脱硫工艺（GSA）。这些技术的基本工艺原理和流程十分相似。,第三节 烟气脱硫技术,烟气循环流化床脱硫工艺：,第三节 烟气脱硫技术,图6-17 鲁奇（Lurgi）型烟气循环流化床工艺,烟气循环流化床脱硫工艺：工艺过程：烟气从反应塔下部进入，经过文丘里管加速，与加入的消石灰粉末和喷入的雾化水剧烈混合，Ca(OH)2与烟气中的SO2和SO3发反应生成亚硫酸钙或硫酸钙。同时也可以脱除烟气中的HCl和HF等酸性气体，生成CaCl2和CaF2。脱硫后的烟气盐尘浓度很高，进入预分离器和电除尘器，收集的干灰一部分重新进入反应塔内循环，一部分直接进入灰仓。,第三节 烟气脱硫技术,气体悬浮吸收烟气脱硫工艺（GSA）工艺特点：以石灰石制备的石灰浆为脱硫剂，用拥有专利的喷浆喷嘴送入反应器，同时采用旋风分离器作为预除尘器，约99%的床料经调速螺旋装置送入反应器中循环，提高了脱硫剂的利用率。,第三节 烟气脱硫技术,第三节 烟气脱硫技术,图6-18 气体悬浮吸收循环流化床脱硫工艺,一、概述 虽然，目前很多锅炉采用了低NOx燃烧技术，但其效率通常在65%以内，随着环保要求的日益严格，NOx的排放已经不能满足要求，这时就必须采取烟气脱硝技术，即从烟气中脱除已经生成的NOx。与烟气脱硫相似，烟气脱硝技术也分为干法和湿法两类。干法脱硝就是指吸收剂和烟气中的NOx反应，生成无污染的干态产物的技术。,第四节 烟气脱硝技术,一、概述选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）是目前最为常用的干法烟气脱硝技术。两者都是利用氨为还原剂选择性地将NOx转化为N2和H2O，只是SNCR不用催化剂。湿法烟气脱硝也是指通过烟气与含有吸收剂的溶液接触，将NOx吸收脱除技术，其脱硝生成物的生成和处理均在湿态下进行。按照吸收剂的不同，可分为：水吸收法、酸吸收法、氧化吸收法、吸收还原法和液相络合法。,第四节 烟气脱硝技术,一、概述总体来讲湿法脱硝的效率都不高，目前人们对湿法脱硝的研究开发主要集中在两个方向：（1）一是利用燃煤锅炉已安装的湿式脱硫装置，加以改造或调整运行条件，实现对NOx的脱除；（2）另一方面是单纯的湿法烟气脱硝，寻找效率更高的添加剂以促进NOx在溶液中吸收。,第四节 烟气脱硝技术,二、选择性催化还原脱硝技术（SCR）定义：选择性催化还原脱硝法（SCR）就是向烟气中喷入液氨，在催化剂（钛或铁氧化物类）的作用下，烟气中的NOx被还原为N2和H2O。典型的烟气脱硝工艺如下图。过程：当热烟气离开锅炉省煤器后进入SCR反应器，在将要进入反应器前，NH3被喷入到烟气中，以便NH3能与烟气充分混合。通过调节NH3的喷入量来达到所需要的NOx脱除率。,第四节 烟气脱硝技术,二、选择性催化还原脱硝技术（SCR）当混合气体通过SCR反应器中的催化层时，NH3与NOx发生如下反应：反应温度一般在300400C，当NH3/NOx比为0.9时，NOx脱除率可达85%以上。,第四节 烟气脱硝技术,三、选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）定义：选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）又称喷氨法。也是向炉膛内喷射氨或者尿素等氨基还原剂，在8501100C条件下，将NOx转化为N2和H2O，以降低NOx的排放量。特点：与催化还原脱硝技术（SCR）相比，SNCR技术的投资和运行费用要低得多，但其脱硝效率相对也要低一些。其工艺流程基本与催化还原脱硝技术（SCR）基本一致。,第四节 烟气脱硝技术,三、选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）该工艺之所以称为选择性非催化还原法，是因为该方法并不采用催化剂，而根据在特定的温度范围内（9501050C），氨基还原剂只和烟气中NOx反应，而基本不和氧反应，即在烟气中选择性地脱除NOx。以氨为还原剂时，其主要原理反应为：,第四节 烟气脱硝技术,三、选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）以尿素(NH4)2CO为还原剂时，其主要原理反应为：一般情况下，SNCR法平均脱硫能力为30%60%。,第四节 烟气脱硝技术,第四节 烟气脱硝技术,图6-19,美国洁净煤计划中SCR烟气脱硝示范装置,近年来，为了减少烟气净化的投资，简化工艺，同时脱硫脱硝工艺受到越来越多的重视，目前处在研究中的工艺技术包括以下几类：将已有的烟气脱硫技术和脱硝技术组合。在特定的条件下，利用吸收剂（含吸附剂）同时脱除SO2和NOx，然后在再生器中硫或氮从吸收剂中释放出来，吸收剂可循环使用，回收的硫可进一步处理得到单质硫或硫酸等副产物；氮组分则通过喷射氨或再循环到锅炉分解为N2或水。此类工艺有氧化铜法，活性碳吸收法等。,第五节 烟气同时脱硫脱硝技术,其他方法还有电子束氨法氯酸氧化工艺等，都是先将SO2和NOx 进行氧化，然后进行同时脱除。一、活性碳加氨吸附法 活性炭加氨吸附法是指在活性炭吸附脱硫系统中加入氨，既可以脱硫，也可以脱除NOx。,第五节 烟气同时脱硫脱硝技术,一、活性碳加氨吸附法基本原理：分为脱硫和再生两部分。当烟气中没有氧和水蒸气存在时，活性炭吸附SO2仅为物理吸附，吸附量小，当氧和水蒸气存在时，还发生了化学吸附，这是由于活性炭表面具有催化作用，使吸附的SO2被O2氧化为SO3，SO3再水蒸气反应生成硫酸，使其吸附量大为增加。当活性炭吸附SO2后，其表面形成的硫酸存在于活性炭的微孔中，降低了其吸附能力，因此应将其从中取出，使活性炭再生。常用的再生方法有洗涤再生和加热再生两种。,第五节 烟气同时脱硫脱硝技术,（1）燃煤烟气中的主要污染物分类:颗粒物、气态污染物、有机污染物、痕量元素。（2）烟气净化主要技术：分离、吸收、吸附、膜渗透、化学转化、凝聚等。（3）颗粒物脱除技术。颗粒物脱除技术的分类，包括机械式、静电除尘、过滤除尘技术、湿式除尘技术等。（4）烟气脱硫技术。烟气脱硫基本原理和常用脱硫剂；以及湿法烟气脱硫和干法烟气脱硫。,小 结,（5）烟气脱硝技术。分为干法和湿法两种。选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）是目前最为常用的干法烟气脱硝技术。目前，湿法脱硝效率比较低。（6）活性碳加氨方法可同时进行脱硫和脱硝。,小 结,