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电石渣湿法脱硫反应特性研究及中试验证

王倩  
【摘要】:目前,我国的SO2排放量仍然十分巨大,为了推动污染防治攻坚战的胜利,需继续推进脱硫工作的进行。现存的脱硫技术中石灰石脱硫剂占据着主导的地位,需求量巨大,导致其储量急剧下降,成本升高,且石灰石开采的过程也是一种破坏自然环境的过程,因此电石渣就显现出其突出的优势。电石渣具有较强的碱性且价格低廉,可替代石灰石进行烟气脱硫。本文以电石渣做为脱硫剂,进行湿法脱硫反应特性的研究并进行中试验证。1、电石渣中Ca(OH)2占到80%以上,还有少量的SiO2、CaC03、Al2O3、Fe2O3、Cl-、S2-和有机C。热重曲线显示电石渣受热分解主要分两个阶段,第一阶段为400℃时氢氧化钙进行分解,第二阶段为600℃时少量的碳酸钙进行分解。2、电石渣脱硫剂及石灰石/电石渣混合脱硫剂加水溶解后浆液的pH均在12.0以上,与2 mol/L的HCl反应,能长时间保持在11.0以上,电石渣的大粒径不会影响电石渣中有效钙的释放。酸强度由rpm=1.0升高到rpm=3.0,电石渣的活性高达80.25%,分别比碳酸钙、石灰石高出2.28%、22.65%。混合脱硫剂与2 mol/L的HCl反应会出现两个平台,第一个是pH=11.0~12.0的平台,此时电石渣进行吸收反应,决速步骤为S02溶解的气液传质过程;第二个是pH=5.0~6.0的平台,此时是石灰石进行反应,电石渣消耗完全,浆液pH下降至5.6时,碳酸钙开始加速溶解并参与吸收反应,但其溶解速度较慢,因此SO2溶解步骤和石灰石溶解步骤共同构成此阶段的控制步骤。3、保有较大的脱硫浆液量,且含有一定的亚硫酸钙和石灰石量,可以缓冲浆液pH的变化;在pH为4.8~5.0的范围内加入电石渣和向浆液中加入醋酸钠添加剂可控制浆液pH的稳定。吸收SO2的过程中,电石渣及混合脱硫剂浆液以大于1.0 L/min的流量供浆可以使浆液pH发生宽幅变化,以0.2~0.3 L/min的小流量供浆,可以进行浆液pH的微幅调整。混合脱硫剂中电石渣占比越多,调节浆液pH的能力越强。4、脱硫系统中,石灰石脱硫的效率均低于95%,并可以忽略喷淋层的数量及高度的影响。电石渣脱硫中,不同的液气比范围内pH对脱硫效率的影响不同:在L/G小于12.0L/Nm3时,塔内浆液的pH对脱硫效率其决定作用;在L/G=12.0~22.0 L/Nm3时,脱硫效率由浆液pH与液气比共同决定;在L/G大于22.0 L/Nm3时,塔内浆液pH对脱硫效率的影响变得迟钝。电石渣脱硫剂及混合脱硫剂均比石灰石的脱硫效果更好5、中试验证了连续供浆方式可以在2 h内将pH的变化幅度控制在0.5以下。在L/G=12.0 L/Nm3,浆液pH=5.0~6.0的过程中,石灰石在pH=5.6时效率最高,为88.7%;电石渣的脱硫效率逐渐升高,在pH=6.0时最高,为96%。石灰石脱硫浆液在5.5 h时可完全氧化,但电石渣脱硫浆液在5.5 h时,不能完全氧化,其中还含有0.31%的亚硫酸钙。


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