雙堿法煙氣脫硫工藝的可靠性研究及工業(yè)應(yīng)用.pdf

1、本文首先分析了我國的煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用情況，指出我國煙氣脫硫中存在的和潛在的問題，特別指出雙堿法煙氣脫硫工藝中存在的可靠性問題，如結(jié)垢、堵塞。通過分析結(jié)垢成因，分別研究了共沉淀、抑制氧化和晶種誘導(dǎo)結(jié)晶等方法來提高系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，通過工藝革新，采用濃堿雙堿法替代稀堿雙堿法，提高了系統(tǒng)的可靠性、并克服了稀堿雙堿法回流量大、再生池和沉淀池占地面積大的缺陷。此外，提出了用一個(gè)綜合影響因子ε表達(dá)的濃堿雙堿法脫硫效率模型，該模型可用于工藝參

2、數(shù)優(yōu)化、指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)。 低濃度硫酸鈣和亞硫酸鈣混和溶液的共沉淀混合實(shí)驗(yàn)研究表明，硫酸根離子的存在明顯降低了亞硫酸根離子的濃度，提高了溶液中的鈣離子平衡濃度，而增加亞硫酸根離子濃度可以有效的降低鈣離子濃度，有必要抑制體系中亞硫酸根離子的氧化。研究發(fā)現(xiàn)，亞硫酸鈣和硫酸鈣的混和溶液發(fā)生了共沉淀現(xiàn)象，并提出了適用于共沉淀的溶度積計(jì)算公式。 稀堿雙堿法體系中，亞硫酸鹽的氧化導(dǎo)致系統(tǒng)的脫硫效率降低，同時(shí)提高了系統(tǒng)的硫酸根和鈣離子濃度

3、，容易導(dǎo)致結(jié)垢，降低系統(tǒng)的可靠性。本文引入硫代硫酸鈉作為氧化抑制劑對均相脫硫體系的抑制氧化進(jìn)行研究，考察抑制劑濃度、pH值、催化劑和溫度對氧化速率的影響。同時(shí)探討了硫代硫酸根離子抑制氧化的機(jī)理，得到了抑制氧化時(shí)的反應(yīng)速率表達(dá)式、反應(yīng)活化能和抑制劑的消化速率。 在稀堿雙堿法工藝的再生池后增加結(jié)晶池，或在再生池內(nèi)直接添加晶種的方式誘導(dǎo)結(jié)晶，有效的縮短硫酸鈣結(jié)晶的生長期，迅速達(dá)到平衡，避免過飽和溶液進(jìn)入吸收系統(tǒng)，預(yù)防結(jié)垢。實(shí)驗(yàn)研究了晶

4、種濃度、粒徑、pH值對結(jié)晶過程的影響，得到了硫酸鈣的結(jié)晶反應(yīng)級數(shù)和總反應(yīng)速率常數(shù)kT。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣過飽和溶液的誘導(dǎo)結(jié)晶過程的主要影響因素是單位體積內(nèi)的晶種表面積S/V。 濃堿雙堿法工藝研究發(fā)現(xiàn)，增加鈉離子濃度不僅明顯提高脫硫效率，還增加系統(tǒng)的緩沖能力，減小液氣比和降低吸收塔進(jìn)出口pH差值，同時(shí)大大降低了鈣離子濃度，使鈣離子濃度遠(yuǎn)低于平衡濃度，從而提高了可靠性。濃堿雙堿法的雙循環(huán)體系比稀堿雙堿法的單循環(huán)體系有效地減少再生量，從

5、而減小了再生池的占地面積。研究表明，優(yōu)化的工藝條件為[Na+]≥0.5mol/L，L/G≥1.0L/m3，pH值在6.0-8.0之間，再生回流比在10-50﹪之間。 建立了濃堿雙堿法的脫硫效率模型，該模型把五個(gè)主要操作參數(shù)，鈉離子濃度、pH、液氣比、硫酸根離子比例和進(jìn)口氣體二氧化硫濃度融合成一個(gè)無因次因子——綜合影響因子ε。ε為循環(huán)吸收液脫硫能力與煙氣二氧化硫負(fù)荷的比值。通過實(shí)驗(yàn)擬合得到了脫硫效率η與ε的半經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式η=f(ε,