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过氧化氢溶液增湿Ca（OH）_2强化吸收SO_2的实验研究

作　者: 柳瑶斌
导　师: 周月桂
学　校: 上海交通大学
专　业: 热能工程
关键词: 半干法烟气脱硫喷水增湿添加剂过氧化氢溶液脱硫产物微观分析
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

半干法烟气脱硫工艺因其系统较简易、投资成本较低等优点而在中小型机组烟气脱硫中逐步得到广泛应用。但其吸收剂利用率较低,吸收剂消耗量大,造成运行成本增加,同时脱硫产物的综合利用受到限制,所以还需要对半干法烟气脱硫工艺进一步开发和完善,以提高脱硫效率和吸收剂利用率,和有效解决脱硫产物的利用问题。本文以此为目的在小型液雾-气流反应脱硫实验台上开展了过氧化氢溶液强化半干法烟气脱硫方面的理论和实验研究,提出了利用过氧化氢的强氧化性在喷水增湿脱硫剂过程中添加少量的过氧化氢溶液进一步提高脱硫效率,并对相应的脱硫产物进行了微观机理分析。雾化喷嘴是半干法烟气脱硫装置的关键部件,其雾化性能(包括液滴的粒径大小、分布以及雾化角等)对于系统的脱硫效率至关重要。本文首先采用激光粒度分析仪对该脱硫工艺中所采用的Y型喷嘴雾化性能进行了实验测量,分析了其流量特性以及不同气耗率对雾化粒径的影响,为后续的脱硫实验提供操作参数。其次在小型液雾-气流反应脱硫实验台上对Ca(OH)2和CaO两种脱硫剂增湿脱硫效果进行了对比实验,并研究了半干法烟气脱硫工艺中各影响因素(包括Ca/S摩尔比,近绝热饱和温度,入口二氧化硫浓度等)对脱硫效率的影响,重点研究了不同过氧化氢溶液浓度对增湿Ca(OH)2脱硫效率的影响,并对实验结果进行了分析和机理探讨,找出了实验条件下的最佳运行工况参数,为实际工程应用提供参考和指导。实验结果表明,在本文的相同实验工况下,Ca(OH)2脱硫效率要比CaO高5%左右。各影响因素中近绝热饱和温度和钙硫比的变化对系统脱硫效率影响明显,考虑到实际运行等问题,得出了最佳的运行参数范围:近绝热饱和温度一般保持在10℃左右,钙硫摩尔比为1.5~2.0。同时实验结果表明,作为添加剂的过氧化氢溶液对脱硫效率影响较大。在SO2浓度为1000ppm和500ppm时,采用1%~2%浓度的过氧化氢水溶液增湿脱硫剂,其脱硫效率得到了较大的提高,并且随着过氧化氢溶液浓度的增加,其脱硫效率及吸收剂的利用率提高。本文还利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等仪器对典型工况下脱硫产物进行了详细的物理化学特性分析。通过对比添加过氧化氢溶液前后脱硫产物的不同微观形态和成份,了解它们的形成机理,从而进一步揭示了半干法烟气脱硫反应机理以及添加剂过氧化氢溶液对脱硫效果及产物的影响,讨论了脱硫产物的利用问题。最后建立了小型液雾-气流脱硫反应简易数学模型,并对实验工况进行预测和分析比较。结果表明,模型计算值与实验值吻合较好。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 课题研究背景及意义  11-13
  1.2 主要烟气脱硫技术  13-16
    1.2.1 湿法烟气脱硫技术(WFGD)  13
    1.2.2 干法烟气脱硫技术(DFGD)  13-14
    1.2.3 半干法烟气脱硫技术(SDFGD)  14-16
  1.3 课题国内外研究现状  16-24
    1.3.1 半干法烟气脱硫工艺的研究现状  16-17
    1.3.2 添加剂对烟气脱硫的影响  17-24
  1.4 本文研究内容  24-25
第二章 Y 型喷嘴雾化特性的实验研究  25-33
  2.1 Y 型喷嘴雾化性能测量实验台  25-29
  2.2 喷嘴雾化特性的研究  29-32
    2.2.1 雾化角  29-30
    2.2.2 雾矩射程  30
    2.2.3 雾化粒径  30-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章小型液雾-气流反应脱硫实验系统  33-41
  3.1 烟气脱硫工艺及系统组成  33-40
    3.1.1 模拟烟气发生系统  34-35
    3.1.2 吸收剂供给系统  35-37
    3.1.3 反应器主体  37-39
    3.1.4 脱硫产物收集装置  39
    3.1.5 数据测量采集及控制系统  39-40
  3.2 本章小结  40-41
第四章小型液雾-气流反应脱硫实验结果分析  41-55
  4.1 喷水增湿脱硫剂脱硫实验  41-47
    4.1.1 钙硫摩尔比(Ca/S)对脱硫效率的影响  42-43
    4.1.2 烟气出口近绝热饱和温度对脱硫效率的影响  43-46
    4.1.3 烟气入口SO_2 浓度对脱硫效率的影响  46
    4.1.4 喷水增湿CaO 与喷水增湿Ca(OH)_2 脱硫效率的对比  46-47
  4.2 喷射过氧化氢水溶液增湿Ca(OH)_2 脱硫实验  47-52
    4.2.1 过氧化氢溶液单独脱硫对脱硫效率的影响  47-48
    4.2.2 过氧化氢水溶液增湿Ca(OH)_2 对脱硫效率的影响  48-51
    4.2.3 过氧化氢水溶液浓度对增湿Ca(OH)_2 脱硫效率的影响  51-52
  4.3 过氧化氢溶液增湿Ca(OH)_2 与喷水增湿Ca(OH)_2 脱硫效果对比  52-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章脱硫产物微观分析  55-79
  5.1 脱硫产物利用现状  55-57
  5.2 X 射线衍射（XRD）分析及化学成分分析  57-64
    5.2.1 X 射线衍射的基本原理  57-58
    5.2.2 X 射线物相分析  58-59
    5.2.3 脱硫产物的XRD 分析  59-64
  5.3 扫描电镜分析（SEM）和能谱分析（EDAX）  64-77
    5.3.1 扫描电镜工作原理和能谱仪工作原理  65
    5.3.2 脱硫产物的SEM 分析  65-77
  5.4 本章小结  77-79
第六章小型液雾-气流反应脱硫数学模型  79-92
  6.1 脱硫反应过程的描述  79-82
  6.2 脱硫反应模型  82-84
  6.3 小型液雾-气流脱硫反应数学模型  84-89
    6.3.1 反应塔物料衡算  84-85
    6.3.2 恒降速干燥阶段的过程方程  85-89
  6.4 模拟结果分析与讨论  89-91
  6.5 本章小结  91-92
第七章全文总结与展望  92-94
  7.1 全文总结  92-93
  7.2 研究展望  93-94
参考文献  94-100
致谢  100-101
攻读学位期间发表的学术论文  101

过氧化氢溶液增湿Ca（OH）_2强化吸收SO_2的实验研究

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