《石灰石-石膏湿法脱硫工艺研究与优化》-毕业设计（论文）.doc

PAGE 石灰石/石膏湿法脱硫工艺研究与优化 化工 【摘要】研究了石灰石/石灰-石膏湿法脱硫的基本原理与关键性问题的解决方法，提出了以双回路塔替换传统的吸收塔，此法解决了结垢问题而且提高了吸收剂的利用率与脱硫率，降低了成本费用。石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是火电厂二氧化硫减排最有效、最成熟的方法，其具有脱硫效率较高、脱硫成本低、操作简单可靠等特点，因而在低浓度二氧化硫烟气治理领域得到广泛应用。 【关键词】 烟气脱硫 湿法脱硫 石灰石 脱硫效率 第一章 综述 自从上世纪70年代日本和美国率先实施SO2控制排放战略以来，许多国家相继制定了SO2控制排放的中长期战略，加速了SO2减排的步伐，大大促进了SO2减排技术的发展，使SO2排放总量在较短的时间内得到了大幅度的削减。 随着我国社会主义市场经济的高速发展，对能源的需求越来越旺盛。由于我国一次能源以煤炭为主，燃煤的含硫量较高，伴随能源消耗快速增长，SO2污染日益严重，实施SO2减排技术并进行SO2排放总量控制已成为我国经济可持续发展的迫切要求。1990年，国务院环境保护委员会通过了《关于控制酸雨发展的若干意见》，提出包括征收工业燃煤SO2排污费在内的四项决定，标志着酸雨控制提上了国家的议事日程。 1.1 我国SO2及酸雨污染现状 众所周知，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上以煤炭为主要能源的少数几个国家之一。近年来，随着工业化和城市化的加快及人民生活水平的提高，我国煤炭消费量持续增长，以煤为主的能源结构在今后相当长的时间里不会改变，而煤炭的大量直接燃烧造成污染物的排放急剧增加，其中，以二氧化硫（SO2）的排放尤为令人关注。 1.1.1我国以煤为主的能源结构造成SO2污染严重 能源工业是国民经济的基础，对经济的发展和人民生活水平的提高具有极其重要的作用。近年来，我国能源消费量持续增加，虽然由于能源结构的调整，煤炭占我国一次能源消费量的比例有所下降，但是消耗总量增加较快，所占比例依旧很高。联合国环境规划署资助项目“Incorporation of Environment Consideration in Energy Planning”的研究结果表明，按照中国目前的能源政策，到2020年，中国一次能源供应结构中煤炭所占的比例将下降至63.1%。即便如此，煤炭仍然是我国能源消费的最主要来源，而且消费量在持续增加，据估计这一现状在未来20～40年内不会有根本性的改变。 相比于石油和天然气等高品位的能源，煤炭是一种低品味的化石能源。中国煤炭中灰分和硫分的含量较高。大部分煤炭的灰分在25%～28%左右；硫分含量变化范围较大，从0.1%到10%不等，1995年全国商品煤的平均含硫量为1.13%。图1-1给出了我国商品煤、发电用煤及终端用煤的硫分分布。我国煤炭大多是直接燃烧，造成烟尘和SO2等污染物大量排放到环境中。因此，煤炭型SO2污染是我国SO2污染的最主要特征，其中电力工业是造成SO2污染和酸雨的主要行业，据2005年的环境监测结果表明，监测的440个城市中，142个城市达到国家环境空气质量二级标准，占41.7%，空气质量达三级的城市有107个，占51.5%，低于三级标准的城市有91个，占26.8%。 2．烟气脱硫的基本原理 化学原理： 烟气中的SO2 实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。烟道气脱最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，CaO)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。 所用的碱性物质与烟道气中的SO2发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。 SO2与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术)，或在固体碱性物质的湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。 在湿法烟气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解性则好得多。 在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸收剂或使烟气穿过碱性吸收剂床喷入烟道气流中，使其与烟道气相接触。无论哪种情况，SO2都是与固体碱性物质直接反应，生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法