第八章硫氧化物的污染控制

1第八章硫氧化物的污染控制8.1某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？解：火电厂排放标准700mg/m3。3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%。则每立方米烟气中含SO2mg857110644.2233；因此脱硫效率为%8.91%100857170085718.2某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为7.7%。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；2）如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；3）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？解：1）22322322COOHCaSOOHSOCaCOkgm164100m=1.5625kg2）每燃烧1t煤产生SO2约kgt7221006.3，约去除72×0.9=64.8kg。因此消耗CaCO3kgm132648.641003.1。3）CaSO4.2H2O生成量kg174172648.64；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为t4354.0174，同时排放灰渣77kg。8.3一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算：1）第二级工艺的回收效率为多少？2）如果第二级催化床操作温度为420。C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2的转化率为多少？其中，5.0)(223OSOSOyyyK。解：1）由)1)(1(121T，)1%)(981(1%7.992，解得%852。2）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余2SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为)25.88(x。因此，5.0]2/5.882/978.6[2/5.88156.0)25.88/(300xxxxxx，由此解得x=1.6×10－3；故转化率为%99156.0106.1138.4通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m3/s的烟气（180。C，1atm）。石灰石烟气脱硫系统的压降约为2600Pa。试问：电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的阻力损失？假定动力消耗＝烟气流率×压降/风机效率，风机效率设为0.8。解：动力消耗WWK07.58.0260000156.0，即约0.51%用于克服阻力损失8.5石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，假定操作按表8－5的典型工况进行，试计算：1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？2）如果气体进口温度为180。C，离开塔顶时下降到55。C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾滴可近似视为水滴。3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3发生了反应？解：1）取平均温度为CT。5.117255180，此时气体密度lg/94.0（分子量取30）。显然雾滴处于牛顿区，smus/73.9]94.0/10008.9103[74.12/13，因气体流速为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。2）工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。在117.5。C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率%6.0%1000.9054.0。3）CaCO3反应分率为%75%1002.19.0。8.6在双碱法烟气脱硫工艺中，SO2被Na2SO3溶液吸收。溶液中的总体反应为：Na2SO3+H2O+SO2+CO2－Na++H++OH－+HSO3－+SO32－+HCO3－+CO32－在333K时，CO2溶解和离解反应的平衡常数为：atmMKPOHCOhcCO/0163.0][222，MKOHCOHHCOc35.6122310][][][3MKHCOHCOc25.10232310][][][溶液中钠全部以Na+形式存在，即[Na]=[Na+]；溶液中含硫组分包括，[S]=[SO2.H2O]+[HSO3－]+[SO32－]。如果烟气的SO2体积分数为2000×10－6，CO2的浓度为16%，试计算脱硫反应的最佳pH。解：在373K时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10－3，Ks2＝3.8×10－8。[Na]－[S]=[Na+]－[SO2.H2O]－[HSO3－]－[SO32－]=[OH－]－[H+]+[SO32－]+2[CO32－]+[HCO3－]－[SO2.H2O]22123223][][][][HPKKKHHSOKSOsohssss，22123223][][][][HPKKKHHSOKCOcohcccs，][][213HPKKHCOcohcc。代入得492202131410166.8][102.1][1055.62][101.2][][10][][HHHHHSNa代入不同的[H+]浓度，可得pH在4～5时[Na]－[S]接近于0。因此脱硫最佳pH值4～5。8.7根据表8－5中所列的石灰石湿法烟气脱硫的典型操作条件，试计算：1）脱硫液每循环经过一次洗涤塔，单位体积脱硫液中溶解了多少摩尔的SO2；2）如果脱硫液进入洗涤塔时的pH为5，则其流出洗涤塔时的pH为多少。假定浆滴在洗涤塔中的停留时间较短（通常为3～4s），CaCO3尚未发生反应。解：工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。因此，单位体积（1.0L）通过烟气1/9m3，可吸收SO2mol018.0%90100.44.221000913。取温度T=373K，则Khs=0.147，Ks1=0.0035，Ks2=2.4×10－8。进水PSO2=4.0×10－4atm，[SO2.H2O]=PSO2.Khs=5.88×10－5，[HSO3－]=Ks1[SO2.H2O]/[H+]=0.0206，[SO32－]=5321094.4][][HHSOKs；则反应后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3－]+[SO32－]+0.018=0.0387此时PSO2’=4.0×10－3atm，[SO2.H2O]’=5.88×10－4且8323343104.2]'[]'[]'[105.31088.5]'[]'[HSOHSOHHSO物料守恒得[SO2.H2O]’+[HSO3－]’+[SO32－]’=0.0387由上述方程可解得[H+]=5.4×10－5，pH=4.27