添加剂强化石灰石/石灰湿式烟气脱硫研究

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石灰石/石灰因价廉易得而一直作为湿式烟气脱硫(FGD)的两种主要的吸收剂。为提高脱硫率和石灰石/石灰的利用率,可采用适宜的添加剂。本研究以两种不同结构的旋流板塔和双搅拌釜为实验设备,首先对几种无机和有机添加剂进行了筛选实验,进而对效果较好的添加剂进行了详细的实验研究和理论探讨。 实验表明,硫酸镁、硫酸钠及腐植酸钠均能有效提高石灰石脱硫过程的脱硫率,而造纸黑液的效果相对较小。实验同时确定了适宜的添加剂浓度。还对效果较好的硫酸镁和腐植酸钠混合添加剂的强化效果进行了试验。在实验的基础上,分析了添加剂的强化机理。 对筛选出的三种添加剂强化石灰石/石灰脱硫过程,研究了pH值、液气比及进口SO2浓度对脱硫率的影响规律,得出了回归公式,并对这些操作参数的影响机理进行了分析。 对镁强化石灰石/石灰脱硫过程,详细测定了不同浓度硫酸镁强化下脱硫率、pH值等随脱硫反应时间等的变化情况,分析了不同pH值范围时的反应机理,确定了适宜的pH值操作范围,得出了τ(pH0)、η(pH0)回归式,计算了石灰石/石灰的利用率。实验和分析表明,在不同pH值范围,脱硫反应的化学过程是不尽相同的;添加硫酸镁能促进石灰石/石灰的溶解,延缓pH值的降低,在相同pH值下又能有效提高脱硫率,故可提高石灰石/石灰的利用率。本文同时对镁强化石灰石和镁强化石灰脱硫过程进行了分析对比。 在常规旋流板塔上,对钠强化石灰石脱硫过程进行了研究,测定了脱硫率、pH值等随时间的变化情况,分析了pH值对脱硫率、石灰石溶解速率等的影响规律。在与工业操作相近的温度条件下,测定了脱硫率和压降随塔板数的变化情况,得出了平均单板效率与塔板数之间的关系式。 依据实验结果,分析认为硫酸钠、硫酸镁和腐植酸钠均能促进石灰石的溶解,从而延缓浆液pH值的下降。根据理论分析,导出了添加剂强化下石灰石溶解的数学模型公式,可满意地关联实验结果。 以双搅拌釜为实验设备,测算了三种添加剂强化下及非强化石灰石脱硫过程的液相传质系数、反应增强因子及气相总传质系数,对其变化规律进行了分析对比。 为全面了解添加剂的影响,也测定了添加剂强化石灰石/石灰脱硫浆液的沉降速率、沉降时间、脱硫渣固含量以及脱硫清液密度等,分析对比了强化与非强化时的异同。
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