大型燃煤电站锅炉烟气脱硫添加剂的增效机理及应用基础研究

发布时间：2020-02-14 08:52

【摘要】：石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺是目前燃煤电厂烟气脱硫应用最广泛的方法。随着越来越严格的环保排放标准的实施，很多脱硫装置被迫进行增容改造工作，给电厂带来前所未有的经济及环保压力。若能在不对原有脱硫设备进行增容改造的前提下，应用脱硫添加剂来满足脱硫系统的设计脱硫效率成为目前脱硫研究热点之一。本文主要考察了无机盐、有机酸、有机胺、有机溶剂等四大类添加剂分别对石灰石脱硫性能及脱硫副产物氧化结晶的影响。主要研究内容及结论如下：本文采用pH-stat方法筛选添加剂，并在鼓泡吸收反应器中考察了筛选出的添加剂对石灰石脱硫性能的影响。结果表明：柠檬酸三钠、硫酸镁能显著增强石灰石浆液的pH缓冲作用，强化脱硫效果；四种有机酸（苯甲酸、己二酸、柠檬酸、酒石酸）对石灰石浆液pH值也有明显缓冲作用，且提高了石灰石浆液的脱硫效率及硫容。有机酸促溶反应机理表明，电离常数、产物解离常数越大，有机酸的促溶作用越强，两者共同作用影响着有机酸的促溶效果。加入双嗪或甲基二乙醇胺（MDEA）添加剂的石灰石浆液的脱硫效率要明显高于无添加剂的石灰石浆液的脱硫效率。1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）和二甲基亚砜（DMSO）都能与SO2发生反应，且NMP含有叔胺基团，因此具有碱性，两者都能起到缓冲石灰石浆液pH，促进石灰石浆液对SO2的吸收。本文研究了湿法烟气脱硫（WFGD）条件下亚硫酸盐氧化反应动力学。结果表明：在初始亚硫酸钙浓度为5-50mmol范围内变动时，增大亚硫酸根的浓度可以提高亚硫酸钙的氧化反应速率。pH值在5～8变化时，亚硫酸根离子的氧化速率随pH值的升高而增大。添加剂对亚硫酸盐的催化氧化实验研究表明：添加硫酸锰对亚硫酸钙的催化氧化作用极为突出，硫酸镁次之。这主要是由于加入金属离子催化剂加速自由基的生成速率，因此促进亚硫酸根的氧化速率。由于添加己二酸能促进浆液中的金属离子的浸出，从而促进浆液中亚硫酸盐的氧化。本文考察了添加剂对石膏结晶诱导时间、晶体形貌及粒度分布的影响。结果表明：SEM扫描电镜结果显示，硫酸镁促进石膏结晶，且使得石膏粒径增大，石膏晶体由针状晶体大部分转变为板状晶体，硫酸镁有利于改善石膏脱水性能。柠檬酸的加入能使石膏晶体粒径增大，晶体颗粒大小更均匀。且加入柠檬酸的晶体形貌由针状几乎完全转变为易于脱水的短柱状，明显有助于副产物石膏脱水性能的改善。在喷淋塔中对硫酸镁、柠檬酸三钠、EDTA二钠三种无机盐添加剂进行了中试试验。结果表明：柠檬酸三钠和EDTA二钠对石灰石浆液的喷淋吸收过程有较为明显的促进作用。有机酸添加剂中苯甲酸和柠檬酸对石灰石浆液缓冲能力及脱硫效率促进作用最为明显。复配添加剂（苯甲酸-硫酸锰）使得石灰石脱硫浆液具有较强的缓冲能力，大大提高了石灰石浆液的脱硫效率，比单一添加剂的效果要好。
【图文】：

示意图,示意图,酸雨问题,绪论

第 1 章绪论第 1 章绪论1.1 引言1.1.1 环境问题随着人民生活水平的不断提升，大家对于环境保护的要求也开始逐渐上升近几年来国内外普遍关注的全球性的环境保护热点问题：（1）由 CO2所引起的全球气候变暖问题；（2）由大气中的 SO2和 NOX所引起的酸雨问题；（3）由氟利昂等物质导致的臭氧层破坏问题。以上三个问题或多或少与燃煤有关系，煤炭中含有碳、硫、氮元素，经产生大量的 CO2、SO2和 NOX。而这三大热点问题中酸雨问题最为突出，治理最为急迫。

己二酸,有机酸,作用机理,学者

而且对于同样的脱硫率，镁盐强化过程的液气比相对较小。因此镁盐强于钠盐强化过程。而钙盐的强化作用则稍微弱于以上两种盐。1.2.2 有机酸添加剂丹麦的 JanB.W．Frandson，HrenKiil[13]等推断出 pH 在 4.5～5.5 和 5.5～6有机酸能提高石灰石的溶解特性和 SO2的脱除效果。国内、外研究的有机酸要有甲酸、乙酸、己二酸、DBA(主要成分是己二酸、戊二酸、丁二酸等有机物)、苯甲酸、柠檬酸等。有机酸对石灰石脱硫的影响除了能提高脱硫剂的利硫效率，还能缓解脱硫系统的结垢与腐蚀。(1) 一元酸孔华等[14]对甲酸、甲酸钠对湿法脱硫的影响进行了研究，结果表明，甲硫强化效果优于甲酸。这是由于甲酸钠电离出的钠离子对脱硫也有一定的促(2) 二元酸二元酸最具脱硫优越性的当属己二酸，从 20 世纪中叶开始，，国外就有学二酸作为添加剂。1986 年 Mobley[15]对多种添加剂进行了全面的综合评价，包的有效性、经济性、对环境的影响等，结果表明己二酸作为添加剂最有脱硫Jan B W Frandsen 等[13]提出了己二酸在石灰石浆液脱硫过程的作用机理。所示，液膜中的 AH-和 A2-就像一个个“搬运工”将 SO2的溶解产生的 H+由液相主体，进而促进了 SO2的吸收。同时固相外表面液膜中 H+的增加，有利的溶解。
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X773

【参考文献】