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添加剂强化石灰石/石灰湿式烟气脱硫研究

孙文寿  
【摘要】: 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SO_2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(pH_0)、η(pH_0)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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