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NaClO_2/(NH_4)_2CO_3溶液脱除SO_2、NO的基础研究

作　者: 张晓波
导　师: 潘卫国; 郭瑞堂
学　校: 上海电力学院
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 同时脱硫脱硝动力学计算模型响应曲面法物料平衡计算
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前湿法烟气脱硫工艺(WFGD)作为主流的脱硫技术已经在国内得到了广泛的应用,比较成熟的烟气脱硝技术主要是选择性催化还原(SCR)。这样势必会使得设备占地面积大,初始投资和运行费用高。因此,利用现有的污染物控制设备实现SO2和NOx的同时脱除具有广阔的应用前景。本文基于对国内外污染物脱除应用技术及协同脱除的研究进展进行的总结,在平面传质搅拌釜中对NaClO2/(NH4)2CO3溶液吸收NO、SO2、(NH4)2SO3溶液吸收NO2的反应动力学进行了研究。从中得到了NO浓度、NaClO2浓度、(NH4)2CO3浓度以及温度等不同的因素对NO和SO2的吸收速率的影响等。根据实验结果分析计算反应级数,反应活化能,反应速率常数以及指前因子等参数。建立了NaClO2/(NH4)2CO3混合溶液吸收NO与(NH4)2SO3溶液吸收NO2的计算模型。在此基础上搭建小型喷淋塔试验台,对气液比,初始pH值、SO2、NO浓度以及添加剂浓度等对NaClO2/(NH4)CO3溶液同时脱硫脱硝效率的影响进行了研究,并得出了相应规律。通过对反应产物进行分析,得出了NO与SO2的氧化产物以其最高价态形式(NO3-,SO42-)存在,并推导出整个反应的反应方程式。利用响应曲面法建立脱硝效率的预测模型,分析各操作因素对脱硝效率的影响程度。经过模型计算值与实验值相比较以及对预测模型的因素分析得出：NaClO2、pH值、SO2浓度对脱硝效率的影响较大,NaClO2浓度和SO2浓度交互作用对脱硝效率也存在较大影响。通过对回归方程系数的显著性分析,并对最初模型进行优化,得到了NaClO2/(NH4)CO3溶液同时脱硫脱硝的最终预测模型。最后通过对湿法氨法脱硫脱硝系统进行分析,提出了氨法脱硫脱硝系统的物料平衡计算方法。该方法主要基于系统的热平衡、水平衡、气平衡、固平衡来进行,各平衡之间相互耦合,互相影响。通过对系统的分析,以蒸发水量及吸收塔烟气进出口温度计算模型为核心,整合气、固、液三相系统,形成了物料平衡计算软件。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 前言  11-13
  1.2 NO_x与SO_2的生成机理  13-14
    1.2.1 NO_x的生成机理  13
    1.2.2 SO_2的生成机理  13-14
  1.3 NO_x与SO_2的危害  14-16
    1.3.1 NO_x的危害  14-15
    1.3.2 SO_2的危害  15-16
  1.4 新旧火电厂大气污染物排放标准的对比  16-17
  1.5 课题主要研究内容  17-19
第二章 NO_x与SO_2控制技术应用现状与研究现状  19-27
  2.1 烟气中SO_2控制技术  19-20
  2.2 现有NO_x控制技术  20-22
    2.2.1 低NO_x燃烧技术  20-21
    2.2.2 烟气脱硝技术  21-22
  2.3 湿法烟气脱硝技术研究现状  22-25
    2.3.1 络合吸收法  22-23
    2.3.2 氧化吸收法  23-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章 NaClO_2/(NH_4)_2CO_3吸收SO_2,NO的动力学研究  27-45
  3.1 前言  27-28
  3.2 NaClO_2/(NH_4)_2CO_3吸收NO的动力学研究  28-36
    3.2.1 实验装置和材料  28-29
    3.2.2 实验方法  29-30
    3.2.3 数据分析方法  30-32
    3.2.4 结论与讨论  32-36
  3.3 实验值与模拟值的对比  36-38
  3.4 NaClO_2/(NH_4)_2CO_3吸收NO与SO_2的动力学研究  38-40
    3.4.1 SO_2浓度对NO,SO_2吸收速率的影响  38-39
    3.4.2 NaClO_2浓度对NO、SO_2吸收速率的影响  39-40
    3.4.3 NO浓度对SO2吸收速率的影响  40
  3.5 (NH_4)_2SO_3溶液对NO_2吸收的影响  40-44
    3.5.1 实验分析  40-41
    3.5.2 (NH_4)_2SO_3浓度对NO_2吸收速率的影响  41
    3.5.3 NO_2进口浓度对其吸收速率的影响  41-43
    3.5.4 温度对NO_2吸收速率的影响  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章喷淋塔内NaClO_2/(NH_4)CO_3混合溶液同时脱硫脱硝的研究  45-65
  4.1 前言  45-46
  4.2 实验系统  46
  4.3 实验仪器及药剂  46-50
    4.3.1 实验仪器  46-50
    4.3.2 计算方法  50
  4.4 实验结果与分析  50-56
    4.4.1 NaClO_2浓度对NO,SO_2脱除效率的影响  51
    4.4.2 NO浓度对NO、SO_2脱除效率的影响  51-52
    4.4.3 SO_2浓度对NO、SO_2脱除效率的影响  52-53
    4.4.4 (NH_4)2CO_3浓度对NO、SO_2脱除效率的影响  53
    4.4.5 pH对NO、SO_2脱除效率的影响  53-54
    4.4.6 液气比NO、SO_2脱除效率的影响  54
    4.4.7 产物分析  54-56
  4.5 响应曲面法在NO,SO_2脱除实验的应用  56-63
    4.5.1 响应曲面法简介  56
    4.5.2 实验设计及参数分析  56-58
    4.5.3 操作参数的影响检验  58-63
    4.5.4 模型的改进  63
  4.6 本章小结  63-65
第五章湿式氨法同时脱硫脱硝系统的物料平衡计算  65-81
  5.1 前言  65
  5.2 物料平衡计算  65-66
  5.3 喷淋脱硫系统分析与物料能量平衡计算  66-74
    5.3.1 烟气量计算  66-67
    5.3.2 水平衡  67-69
    5.3.3 热平衡  69-73
    5.3.4 固态平衡  73-74
  5.4 开发工具和运行环境  74-76
    5.4.1 软件功能  75
    5.4.2 系统功能模块设计  75-76
  5.5 软件界面说明及结果分析  76-79
    5.5.1 软件计算界面及说明  76-78
    5.5.2 结果分析  78-79
  5.6 本章小结  79-81
第六章总结与展望  81-83
  6.1 全文结论  81-82
  6.2 创新点  82
  6.3 工作展望  82-83
参考文献  83-89
致谢  89-91
学习期间发表的论文和参与科研情况  91-92

NaClO_2/(NH_4)_2CO_3溶液脱除SO_2、NO的基础研究

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