【摘 要】
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传统能源煤炭作为保障电力系统安全与可靠供应的主体,其中高硫煤大量消耗也带来了 一系列的污染问题,燃烧生成和经过脱硝设备催化氧化生成的SO3不仅腐蚀电厂设备还会危害环境和人体健康。研究燃煤产生的SO3在烟气降温过程中的吸附转化对于开发SO3减排技术有重要意义。本文围绕中高温区间飞灰及碱性吸附剂对燃煤烟气中SO3的化学吸附开展研究,对SO3排放控制策略与技术的开发具有重要的指导意义。首先,采用固定床反
【基金项目】
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国家自然科学基金“燃煤烟气SO3迁移转化与吸附控制基础研究”(51976103);
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传统能源煤炭作为保障电力系统安全与可靠供应的主体,其中高硫煤大量消耗也带来了 一系列的污染问题,燃烧生成和经过脱硝设备催化氧化生成的SO3不仅腐蚀电厂设备还会危害环境和人体健康。研究燃煤产生的SO3在烟气降温过程中的吸附转化对于开发SO3减排技术有重要意义。本文围绕中高温区间飞灰及碱性吸附剂对燃煤烟气中SO3的化学吸附开展研究,对SO3排放控制策略与技术的开发具有重要的指导意义。首先,采用固定床反应器研究飞灰对烟气中SO3的吸附。通过稀硫酸雾化的方式生成稳定的硫酸气溶胶,采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析技术测量飞灰中硫酸根含量。实验选取了15种电厂飞灰在800℃开展吸附实验,发现飞灰对SO3有一定的吸附能力,不同组分飞灰的吸附能力存在明显差异,飞灰中碱及碱土金属氧化物(AAEM)是吸附SO3的主要活性组分。选取典型飞灰在不同温度和SO3浓度下进行吸附实验,获得了飞灰吸附SO3的动态特性。基于吸附实验数据对飞灰吸附SO3进行了反应动力学分析,获得吸附反应的动力学参数,其中反应活化能Ea为1 3.53 kJ/mol和指前因子A为0.046。模拟分析了烟气降温流动过程中飞灰对SO3的吸附性能,指出在工业烟气流程飞灰对SO3吸附能力有限,需采取专门措施来控制SO3排放。之后,采用双固定床实验系统研究吸附剂对烟气中SO3的吸附。两个固定床反应器分别用于催化氧化SO2生成SO3模拟烟气以及吸附剂化学吸附SO3。采用吸附剂的转化率、SO3的选择性和SO3的脱除率三个性能指标评价。碱性吸附剂CaO和MgO在中高温区间选择性吸附SO3的转化率在吸附时间内保持良好线性吸附,CaO吸附SO3的转化率最高可达0.042,MgO对SO3吸附则具有较好的选择性,400℃时最高为0.68。提高反应温度可以增加吸附剂对烟气中硫氧化物的转化率与脱除率,但会降低其对SO3的选择性;在相同温度下,MgO对SO3的选择性更高。减小SO2浓度或增加SO3浓度时,吸附剂对SO3的转化率均有所上升,但是这两种气氛均会使吸附剂对SO3的选择性减少,CaO对SO3的脱除效率影响不大,MgO对SO3的脱除率下降。
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