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烟气脱硫脱硝净化工程技术与设备

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烟气脱硫脱硝净化工程技术与设备
出版时间:2013年版
内容简介
  二氧化硫和氮氧化物是最重要的两个大气污染因子,也是形成酸雨的主要根源,因此二氧化硫和氮氧化物的减排控制技术和烟气脱硫脱硝工程受到普遍关注。应该说明,烟气脱硫和烟气脱硝都是控制二氧化硫和氮氧化物的重要而有效的办法,但并不是唯一的途径。本书主要介绍燃煤全过程的二氧化硫和氮氧化物减排技术的基本原理、过程和主要装备,共分三篇,重点论述锅炉的烟气脱硫和烟气脱硝,同时也将中小锅炉和工业炉窑的烟气处理纳入其中,侧重于减排工程的设计与实践。本书以环境科学研究人员、环境工程设计人员和环境管理人员为主要对象,可供从事环境建设、能源工程和生产企业的工程技术人员、科研人员和管理人员参考,也供高等学校相关专业的师生参阅。
目录
第一篇烟气脱硫

第一章大气硫污染及其控制2

第一节概述2

第二节大气硫污染5

一、大气硫污染物的特性5

二、大气硫污染物的产生7

三、大气硫污染物的转化和循环8

四、二氧化硫的危害9

第三节二氧化硫的减排控制11

一、二氧化硫减排技术的发展11

二、我国二氧化硫减排对策14

三、二氧化硫减排技术应用选择21



第二章首端控制——燃料洁净加工24

第一节我国燃料概况24

一、液体燃料——石油27

二、气体燃料——天然气和煤气28

三、固体燃料——煤炭31

第二节煤的基本性质和硫分34

一、物理性质34

二、化学特性35

三、硫分37

四、煤的脱硫可选性39

第三节煤的物理脱硫41

一、我国煤炭洗选状况41

二、硫铁矿硫的洗选脱除42

三、泡沫浮选脱硫44

四、油团聚分选脱硫46

五、磁选脱硫46

第四节煤的化学脱硫48

一、热碱液浸出法(BHC法)48

二、硫酸铁溶液浸出法(Meyere法)49

三、液相氧化法(LOL)49

四、催化氧化法50

五、PETC法50

六、Ames法50

七、KVB法50

八、氯解法(JPL法)51

九、熔碱法(MCL法)52

十、溶剂抽提法52

第五节煤的生物脱硫及其他方法53

一、煤的生物脱硫53

二、其他脱硫方法56

第六节煤的转化去硫58

一、煤的液化58

二、煤的气化60

三、煤的地下气化工艺65



第三章清洁燃烧——造渣固硫66

第一节型煤技术66

一、型煤的特点与分类66

二、添加剂68

三、型煤的应用68

第二节水煤浆技术69

一、水煤浆的种类和用途69

二、煤的成浆性69

三、水煤浆制备71

四、水煤浆输送74

五、水煤浆燃用74

六、水煤浆的工业应用75

七、水煤浆技术在我国的发展前景77

第三节循环流化床燃烧脱硫工艺78

一、概述78

二、流化床燃烧脱硫的基本原理81

三、循环流化床锅炉的结构与特性84

四、循环流化床锅炉技术经济分析85

五、国内外循环流化床锅炉工程实例87

六、增压流化床锅炉94

第四节动力配煤与粉煤燃烧95

一、动力配煤95

二、煤粉燃烧97

第五节清洁燃烧方式98

一、燃气?蒸汽联合循环98

二、燃料电池100



第四章末端控制——烟气脱硫102

第一节国外烟气脱硫技术的发展与应用102

一、技术发展的特点102

二、烟气脱硫装置的工业应用104

三、脱硫产业的兴起108

第二节我国烟气脱硫的进展与前景109

一、二氧化硫排放态势109

二、前驱性工作111

三、引进技术、建设示范工程114

四、我国烟气脱硫发展前景114

第三节烟气脱硫技术120

一、工艺流程分类120

二、脱硫剂及其选用122



第五章烟气脱硫基本原理125

第一节烟气脱硫化学基础125

一、硫氧化物的基本性质125

二、脱硫工艺的化学基础129

第二节钙法130

一、石灰石干式直喷法130

二、石灰/石灰石湿式洗涤法135

第三节钠法144

一、吸收144

二、再生147

第四节氨法148

一、循环吸收148

二、吸收液的处理151

第五节镁法151

一、化学吸收152

二、热解再生154

第六节其 他 方 法154

一、喷雾干燥——半干法154

二、吸附法157

三、电子束辐照法159

四、海水法163

五、循环流化床烟气脱硫技术165



第六章国外烟气脱硫典型工艺168

第一节常用的FGD技术168

一、三菱重工:石灰/石灰石?石膏法168

二、德国SHU:石灰石?石膏法170

三、日本石川岛播磨重工(IHI):石灰石?石膏法工艺172

四、美国阿尔兰通:AFGD173

五、德国诺尔?克尔茨:优化双循环石灰石法(DLWS)174

六、美国GE:氨洗涤工艺176

七、菲达?尼罗(FLAKT?NIRO):旋转喷雾干燥法178

八、美国Davy Mckee:W?L法179

九、日本川崎:CAL法180

十、芬兰Tampella:LIFAC工艺182

十一、ABB:海水法184

第二节高新烟气脱硫技术185

一、电子束辐照法(EBA)185

二、吸收剂荷电活化技术188

三、新型一体化工艺(NID)192

四、回流式烟气循环流化床工艺(RCFB)194

五、气体悬浮吸收技术(GSA)195

六、脉冲电晕等离子体技术(PPCP)196

七、SO2和NOx“双脱”和协同减排技术198



第七章我国烟气脱硫工程实践204

第一节中小规模烟气脱硫工程204

一、湖南三○○电厂:亚钠循环法(W?L)204

二、松木坪电厂:活性炭法(AC)204

三、南京化学公司:氨酸法206

四、水口山矿务局:氧化锌法207

五、南宁铝厂:氧化锰法208

六、杭州铁路分局:双碱法209

七、黎明公司热电厂:半干法211

八、内江白马电厂:石灰喷雾干燥法212

九、宜宾豆坝电厂:活性炭?磷铵复肥法215

十、绵阳科学城热电厂:等离子体双脱工艺219

十一、无锡化工集团公司热电厂:循环流化床烟气脱硫工艺(CFB?FGD)220

十二、兰州第二热电厂:利用冲灰水喷雾吸收简易脱硫工艺222

第二节我国大型燃煤电厂烟气脱硫示范工程223

一、重庆珞璜电厂:湿式石灰石?石膏工艺224

二、太原第一热电厂:简易湿式石灰石?石膏工艺237

三、黄岛电厂:旋转喷雾干燥工艺239

四、南京下关电厂:炉内喷钙加烟气增湿活化工艺242

五、深圳西部电厂:海水洗涤工艺246

六、成都热电厂:电子束辐照脱硫工艺248

第三节其他烟气脱硫工程251

一、重庆发电厂:石灰石?石膏法252

二、扬州发电公司:简易石灰石?石膏法254

三、广东连州电厂:石灰石?石膏抛弃法256

四、漳州后石电厂:海水法脱硫工艺259

五、浙江衢化热电厂:NID烟气脱硫工艺260

六、云南小龙潭电厂:GSA烟气脱硫262



第八章FGD技术经济评价分析264

第一节概述264

一、经济分析方法264

二、经济评价的意义266

三、影响经济评价的因素及说明266

第二节国外评价简介268

一、美国EPA对5种FGD工艺的评价研究268

二、美国TVA对9种FGD工艺的评价分析270

三、其他评价工作272

第三节我国的评价尝试279

一、技术经济一般分析279

二、对现有电厂加装FGD的经济评价286

第四节综合述评290

一、传统湿法仍然是主流技术290

二、半干法和干法工艺值得重视291

三、循环流化床烟气脱硫技术前景看好292

四、其他脱硫技术简议292



第九章FGD工程建设294

第一节设计前期工作295

一、工程立项295

二、设计准备296

三、工艺抉择的原则301

第二节高阶段设计与施工图302

一、可行性研究302

二、初步设计304

三、施工图设计304

第三节烟气脱硫工程设计中的若干问题305

一、工艺设计要不断优化305

二、注意防止结垢、堵塞305

三、防腐蚀与抗磨损306

四、烟气预除尘和预冷却307

五、吸收液处理307

六、除雾和氧化307

七、烟气再加热307

八、脱硫风机布置方式308

九、脱硫副产品石膏的利用和处置309

十、关注传统湿式工艺的发展趋向309

十一、推进技术、装备国产化311

十二、系统组成设备的投资比例314



第十章中小锅炉(窑)烟气脱硫净化315

第一节中小型锅炉315

一、概述315

二、锅炉分类315

三、中小锅炉烟气的主要特点316

四、中小锅炉的污染控制现状316

第二节中小锅炉烟气脱硫的工艺选择317

第三节中小锅炉烟气脱硫的适用技术318

一、石灰法318

二、钠碱法319

三、双碱法319

四、氧化镁法321

五、氨法322

六、循环流化床(CFB?FGD)技术322

七、旋喷干燥(SDA)法323

八、炉内喷钙烟气增湿活化工艺(LIFAC)323

九、悬浮吸收技术323

十、吸附脱硫工艺323

第四节中小锅炉及工业炉窑的烟气净化324

一、走自己的路324

二、坚持中小炉窑FGD工艺选择原则325

三、几点建议325

第五节冶金烧结机(炉)烟气净化326

一、概述326

二、烧结生产和烧结烟气的特点326

三、带式烧结机(炉)的烟气分割技术328

四、烧结烟气脱硫净化最适宜技术选择329

第六节垃圾焚烧炉及其他烟气净化332

一、垃圾焚烧332

二、玻璃窑炉333

第七节水泥工业336

第八节特殊污染物337

一、二?英的产生与控制337

二、汞的排放与控制340

第二篇烟气脱硝

第一章氮氧化物污染与危害342

第一节概述342

第二节氮氧化物污染源346

一、自然源347

二、人为源347

第三节氮氧化物的危害348

一、对人体的影响348

二、对生态的危害349



第二章氮氧化物的性质350



第三章氮氧化物的产生354

第一节机动车辆354

第二节工业生产355

第三节燃烧过程356

一、热力型氮氧化物357

二、快速型氮氧化物359

三、燃料型氮氧化物360



第四章氮氧化物的减排控制364

第一节概述364

第二节汽车排气控制365

一、排放标准365

二、汽车排气污染控制办法365

第三节工业废气治理371

一、水吸收法371

二、酸吸收法372

三、碱溶液吸收法373

四、氧化吸收法374

五、吸收还原法375

六、络合吸收法375

七、液膜法377

八、微生物法377

第四节燃烧烟气净化378

一、低NOx燃烧技术378

二、低NOx燃烧器384

三、低NOx炉膛设计388



第五章燃烧烟气脱硝技术389

第一节技术分类389

第二节选择性催化还原法390

一、催化反应理论基础391

二、SCR化学原理396

第三节选择性非催化还原法399

一、化学原理399

二、各种影响因素400

第四节非选择性催化还原法404

第五节组合法405

第六节电子束辐照法406

一、辐照反应原理406

二、反应条件406

第七节其他干法脱硝技术407

一、分子筛法407

二、活性炭法409

三、碳热还原法411

第八节烟气“双脱”技术413

一、吸附/再生法414

二、NOxSO双脱法417

三、吸收剂直喷双脱技术418

四、喷雾干燥双脱法419

五、LILAC工艺419

六、非均相催化双脱技术420

七、高能电子束辐照氧化法422

八、湿式双脱技术423



第六章烟气脱硝工程实例426

第一节概述426

第二节国外几个典型烟气脱硝装置428

一、日本竹原火电厂3?机组428

二、日本仙台火电厂2?、3?机组430

三、丹麦AvedΦve电站430

四、丹麦Ensted电站431

第三节我国初建的几个烟气脱硝工程431

一、漳州后石电厂432

二、厦门嵩屿电厂435



第七章烟气脱硝工程设计要领441

第一节设计步骤441

第二节工艺流程和系统组成442

一、供氨装置442

二、SCR工艺系统443

第三节催化反应器444

一、催化反应器的类型445

二、催化剂446

三、催化剂的中毒防护447

四、催化剂的选用450

五、催化剂化学组成452

六、催化剂的再生453

七、还原剂453



第八章氮氧化物减排技术综评与思考455

第一节NOx减排技术发展前景455

第二节减排控制技术综合比较458

一、炉中低NOx燃烧技术458

二、终端烟气处理技术459

三、烟气脱硝技术经济比较460

四、分析讨论462

第三节综评与思考464

一、综合述评464

二、我国NOx减排控制的对策建议466



第三篇塔器设备

第一章综论472

一、塔器设备的重要性472

二、塔器设备设计、选型的基本要求472

三、常用烟气脱硫脱硝塔器分类473



第二章湿式FGD设备计算基础474

第一节化学过程474

第二节物料衡算476

第三节相平衡478

第四节传质速率和塔器高度479

一、传质速率479

二、塔器高度481

第五节湿式过程的主要参数482

一、烟气流量流速482

二、液气比483

三、烟气SO2浓度485

四、浆液pH值和钙硫摩尔比486

五、循环浆液的含固量和固体物停留时间487

六、浆液的浓度487



第三章湿式FGD吸收塔489

第一节脱硫塔器的类型和性能489

一、脱硫塔器的类型489

二、湿式脱硫塔的性能492

第二节喷淋吸收塔495

一、概述495

二、喷淋塔的结构特点496

三、喷淋塔的主要设计参数503

四、反应槽(罐)504

五、除雾器510

六、几种典型喷淋(空)塔517

第三节填料塔523

第四节液柱塔524

第五节喷射鼓泡吸收器及其他527

一、喷射鼓泡吸收器527

二、板式吸收塔528

三、旋流板塔529

四、湍球塔530

五、文丘里洗涤器530

第六节湿式脱硫(硝)除尘一体化设备531

一、旋流板塔脱硫除尘器532

二、喷淋空塔脱硫除尘器533

三、泡沫塔脱硫除尘器534

四、自激式脱硫除尘器535

五、文丘里水膜脱硫除尘器536

六、麻石水膜脱硫除尘器536

七、旋风水膜脱硫除尘器537

八、筛板塔脱硫除尘器537



第四章半干式(干式)反应塔器540

第一节循环流化床(CFB)反应器540

一、基本概念540

二、流化床的特性541

三、流化床的原理和基本参数542

四、流化床床型选择544

五、流化床反应器的结构特点544

六、流态化技术的工业应用550

七、主要设计参数560

第二节旋转喷雾干燥装置561

一、SDA系统组成561

二、旋转式雾化器562

三、气流式雾化器565

四、喷雾干燥吸收塔567

五、喷雾干燥FGD的控制和装备571

第三节其他半干(干)式FGD设备572

一、电子束辐照协同双脱工艺(EBA)572

二、新型一体化装置(NID)575

三、气体悬浮吸收器(GSA)576

四、活性炭吸附(AC)577



第五章烟气脱硝设备578

第一节SCR脱硝设备578

一、主要设计参数579

二、催化反应器计算580

三、SCR反应器的设计584

四、SCR催化剂586

五、SNCR脱硝设备593

六、湿式脱硝设备593



第六章配套及辅助设备594

第一节风机与泵594

一、风机594

二、泵602

第二节脱水分离设备608

一、水力旋流器609

二、真空过滤机612

三、离心脱水机616

第三节除尘设备619

一、旋风除尘器619

二、袋式除尘器620

三、静电除尘器631

四、电袋复合除尘器633

第四节供氨系统主要设备635

一、氨贮罐635

二、氨压机636

第五节搅拌机638

一、搅拌机的类型639

二、搅拌器的选用与安装641

三、搅拌器材质选择644

第六节烟气加热器(GGH)644

一、GGH必要性讨论644

二、烟气加热方式646

三、GGH布置方式650

第七节气力输送设备652

一、气力输送机652

二、空气输送槽663

第八节其他设备668

一、磨机668

二、空气压缩机669

三、真空泵672

四、输送机类673

五、膨胀节677



参考文献679



附录

附录一常用数据表684



附录二相关国家与地方标准696



附录三火力发电厂烟气脱硫设计技术规程(DL/T 5196—2004)700



附录四火力发电厂烟气脱硫设计技术规程(条文说明)712



附录五火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性非催化还原法(环境保护部)714



附录六火电厂烟气脱硝系统运行导则725



附录七工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范(HJ 462—2009)732



附录八锅炉大气污染物排放标准(DB 31/387—2007)741



附录九锅炉污染物综合排放标准(DB 11/139—2002)748



附录十国家发展改革委、国家环保总局关于印发《燃煤发电机组脱硫电价

及脱硫设施运行管理办法》(试行)的通知发改价格[2007]1176号753

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