磁流化床脫硫特性的研究.pdf

1、隨著我國(guó)電力等工業(yè)的快速發(fā)展,SO<,2>等有害氣體的污染形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻.開發(fā)新型、高效、低污染、低能耗、有自主產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫工藝已是當(dāng)前的緊要任務(wù).磁流化床集流態(tài)化與磁場(chǎng)兩種技術(shù)于一體,既保持了流體與鐵磁顆粒接觸充分、傳熱傳質(zhì)效能高、流動(dòng)阻力低的優(yōu)點(diǎn),又通過(guò)磁場(chǎng)的作用抑制聚式流化,使氣泡湮滅,擴(kuò)大散式流化的操作范圍,使床層壓降保持穩(wěn)定,從而克服了常規(guī)流態(tài)化的節(jié)涌、溝流、顆粒返混、氣泡等缺陷,而且能耗比較低,這使它在化工、環(huán)保、生化工程等

2、領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì).為此本文開發(fā)了利用上述優(yōu)勢(shì)的磁流化床煙氣脫硫技術(shù),該技術(shù)結(jié)合了過(guò)渡金屬離子多相催化、磁場(chǎng)流態(tài)化、石灰漿噴霧干燥脫硫工藝的原理,是一種很有前景的高效脫硫技術(shù).本文建立了脫硫?qū)嶒?yàn)裝置,研究了磁感應(yīng)強(qiáng)度、鐵磁顆粒粒徑、煙氣、漿液流量比、煙氣SO<,2>初始濃度、煙氣表觀流速影響鐵磁顆粒床層脫硫效果的特性.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著磁場(chǎng)的增強(qiáng),脫硫效率呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì);減小鐵磁顆粒粒徑,脫硫效率的變化比較小;而當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度、漿液流量和鈣硫比

3、不變時(shí),煙氣流速提高,脫硫效率明顯降低;提高煙氣、漿液流量比,SO<,2>吸收效率降低.本文基于氣體吸收的雙膜理論和干燥理論,推導(dǎo)了鐵離子催化下脫硫效率計(jì)算模型.利用脫硫模型中的相關(guān)參數(shù),線性回歸求出了有、無(wú)磁場(chǎng)條件下SO<,2>催化氧化的表觀活化能.計(jì)算表明,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),隨著磁場(chǎng)的增強(qiáng),表觀活化能降低,說(shuō)明磁場(chǎng)能夠提高催化活性.在實(shí)驗(yàn)數(shù)值與模型計(jì)算的基礎(chǔ)上,對(duì)磁場(chǎng)促進(jìn)Fe多相催化的微觀機(jī)理進(jìn)行了初步分析.從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)看,Fe離子

4、的外層軌道電子排布的不飽和性,是Fe具有催化和磁性的根本原因.磁場(chǎng)通過(guò)影響電子自旋磁矩,來(lái)影響電子能量狀態(tài),從而導(dǎo)致電子在O<,2>被Fe<'3+>吸附、Fe<'3+>與含S(Ⅳ)自由基的中間絡(luò)合反應(yīng)的能量水平改變,宏觀表現(xiàn)為活化能的變化.綜上所述,磁場(chǎng)對(duì)脫硫反應(yīng)的促進(jìn)作用,一是在于它改善散式流態(tài)化工況,氣固接觸更加充分,并相應(yīng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間;二是磁場(chǎng)提高Fe離子的催化活性,使SO<,2>氧化反應(yīng)的速率加快;同時(shí)Fe顆粒表面石灰及硫鹽化合