燃煤煙氣脫硫添加劑研究

燃煤煙氣脫硫添加劑研究李娟,等燃煤煙氣脫硫添加劑研究李娟，錢(qián)楓，張溱芳(北京工商大學(xué),北京100037)摘要:基于對燃煤 煙氣脫硫機理的分析研究,綜述了煙氣脫硫舔加劑的研究現狀及最新進(jìn)展。干法、半干法煙氣脫碴添加劑的選擇主要從比表面積和孔陳率吸濕性、氧化性或傳質(zhì)阻力等方面考慮:濕法脫硫舔加劑的選擇則主要從減小氣被相傳質(zhì)阻力等方面考慮。文章建議復合添加劑及工業(yè)廢棄物是未來(lái)舔加劑研究的方向。關(guān)鍵調:煙氣脫硫;舔加劑， 比表面積和孔數率， 吸濕性中圈分類(lèi)號:X701.3文獻標識碼:A文章編號:1003-6504(2005)增-0181-03我國是世界上SO2排放最多的國家之一,SO2的.合,也導致“活性中心”分布均勻,減小了內孔擴散傳質(zhì)排放90%來(lái)自燃煤,因此控制燃煤SO2的排放就成為阻力,因而提高了脫硫反應的速度。我國目前大氣污染控制領(lǐng)域最緊迫的任務(wù)之_0。在干法脫硫過(guò)程中,煙氣脫硫效率的變化趨勢基燃煤煙氣脫硫方法很多,真正大規模工業(yè)化應用本與脫硫劑比表面積和孔隙率的變化趨勢是一致的，的是以鈣基為脫硫劑的干法、半千法和濕法三種煙氣即比表面積和孔隙率的增大或減小會(huì )引起脫硫效率的脫硫工藝。干法、半千法脫硫工藝中鈣的利用率較低，增大或減小,個(gè)別情況相反。劉妮[]通過(guò)實(shí)驗發(fā)現脫尤其千法脫硫的利用率--般不超過(guò)50%;濕法脫硫初硫劑的孔徑分布,比表面積和比孔容積是影響石灰石期投資大,運行費用高,易結垢，而且脫硫過(guò)程中脫硫脫硫性能的主要因素。Yuan, Chung -Shin[s]等研究吸漿液的PH值波動(dòng)劇烈。因此,在脫硫工藝中,利用添收劑Ca(OH)z的比表面積的變化情況得出，添加加劑來(lái)提高脫硫劑的脫硫性能,提高煙氣脫硫效率,降CaCl,●6H2O比添加NaOH的脫硫效果更好。低脫硫系統投資與運行成本已成為一種有效途徑,并研究添加劑對脫硫劑比表面積和孔隙率的改變，成為當前提高燃煤煙氣脫硫效率的熱點(diǎn)問(wèn)題[2。實(shí)質(zhì)上是研究脫硫劑結構的改變對脫硫效率的影響.脫硫劑結構的改變減小了脫硫過(guò)程的傳質(zhì)阻力,從而1干法煙氣脫硫添加劑提高了脫硫效率。通過(guò)研究脫硫劑比表面積和孔隙率干法煙氣脫硫吸收劑的脫硫反應是一個(gè)多孔固體的改變來(lái)選擇不同添加劑是改善干法脫硫工藝效率的與氣體的反應。影響反應進(jìn)行的三方面主要因素是:一種重要途徑。氣膜擴散傳質(zhì)阻力、內孔擴散傳質(zhì)阻力和本征動(dòng)力學(xué)2半干法煙氣脫硫添加劑化學(xué)反應阻力。氣膜擴散傳質(zhì)阻力是氣流中的二氧化硫擴散到脫硫劑外表面的傳質(zhì)阻力;內孔擴散傳質(zhì)阻2.1吸濕性影響力是脫硫劑外表面的二氧化硫擴散到脫硫劑孔隙內部國外對吸濕性添加劑的研究已比較成熟。在煙氣的傳質(zhì)阻力。氣膜傳質(zhì)阻力相對于內孔擴散和化學(xué)反脫硫中,本征化學(xué)反應速率與煙氣氣相相對濕度密切應阻力都很小，煙氣脫硫工藝中通常僅考慮內孔擴散相關(guān),氣相相對濕度實(shí)際上決定了固體脫硫劑對水分傳質(zhì)阻力與化學(xué)反應阻力對總反應速度的影響。吸附量的大小。Klingspor[6] 實(shí)驗發(fā)現,當相對濕度低干法煙氣脫硫添加劑往往從減小傳質(zhì)阻力,降低于20%時(shí),固體脫硫劑表面至少有一層水分子存在活化能,提高吸收劑反應速度等方面考慮。滕斌等[0]時(shí),脫硫反應才可發(fā)生. Krammer7]指出,脫硫過(guò)程的對NaCl、Fe2O3、V2O; .ZnO、MnO等金屬氧化物的研四個(gè)階段中聚核過(guò)程階段產(chǎn)生連續產(chǎn)物層,反應速率究結果表明,這幾種金屬氧化物均能降低反應活化能，隨相對濕度增加而增加。相對濕度對SOr和提高Ca(OH)2的反應速率。其中ZnO、Fe2O3效果最Ca(OH);的反應有重要的影響,而相對濕度又與固體佳,其次VzOs,再次MnO。這是由于金屬氧化物在的水Ca(OH)2中形成了一個(gè)個(gè)的“活性中心”(即能將反應中國煤化工的鹽的吸濕性可以分子活化的中心),而且它們與Ca(OH)z的均勻混減小YHCNMHG漿液中液相的停留作者簡(jiǎn)介:李娟(1976-),碩士,研究方向為大氣污染控制. (電話(huà))010-時(shí)間,有利于脫硫反應。在相對濕度或SO2濃度比較68988640(電子信箱)floreyy07@ sina. com高時(shí),未反應的Ca(OH)2表面的反應決定整個(gè)反應環(huán)飽代與技術(shù)第28卷增刊2005年6月的速率;相反情況下,SO2通過(guò)固體產(chǎn)物層的擴散是控硫率可達92%,脫硫效率增加18%,石灰用量減少制反應。他們研究了幾十種無(wú)機添加劑，指出某些鹽18.2%.半干法脫硫中添加劑對鈣基的溶解影響類(lèi)似類(lèi)添加劑的有效性與相對濕度有關(guān),鹵化物和NaNO3濕法脫硫中有機添加劑的作用。使SOz與Ca(OH)z更易接觸,因此是較好的添加劑。3濕法煙氣脫硫添 加劑NaHCO,吸濕機理也類(lèi)同。Liu[0]等研究發(fā)現NaOH/ (BFS + HL)的比例在10/100的情況下可提.3.1 傳質(zhì)阻力影響高Ca(OH)z的反應活性,同時(shí)縮減Ca(OH)2的費孫文壽[14等分析了有機鹽腐殖酸鈉,當腐殖酸鈉用。Wojciech 等[10] 則認為Mg(OH)z和Na2HPO3作添加濃度達1. 5g/L時(shí),脫硫率基本穩定,比非強化過(guò)添加劑是最有效的。程提高近10%。其促進(jìn)機理主要是腐殖酸是高分子2.2 比表面積和孔隙率影響有機酸,含有羧基,酚羥基,醌基等。腐殖酸鈉有一定半干法煙氣脫硫工藝中,添加劑對脫硫劑比表面的表面活性和緩沖能力,它在溶液中的多級電離有利積和孔隙率的改變也對脫硫效率存在影響。滕斌于SO2的吸收與CaCO,的溶解,從而提高SO2的去等[川研究表明,添加1%的NaOH和NaCl可增加消除率和脫硫劑的利用率。石灰的比表面積和孔隙率。當H2O2添加量為2. 5%3.2復合添加作 用。時(shí),可使消石灰的比表面積和孔隙率分別提高到復合型添加劑是兩種或更多添加劑的組合。研究59m*/g和28%左右;當添加量為5%時(shí),分別提高到發(fā)現,一定情況下復合添加劑比單一添加劑脫硫效果65m'/g和29%。添加量越大,脫硫率越高。另外通更好。石發(fā)恩([15]等選取3%的石灰漿液作吸收劑，由過(guò)對無(wú)機復合添加劑的研究發(fā)現,H2O2+NaOH在添.30mg/L的某有機忝加劑和0. 01mol/L的金屬離子添加量各1%時(shí),對比表面積和孔隙率的提高都明顯,效加劑進(jìn)行復合,構成復合添加劑,結果表明在pH在果較好。在半千法脫硫工藝的恒速干燥階段,舔加劑4.5~2.5左右,即低pH段,使脫硫率提高了近30%，通過(guò)對脫硫劑比表面積和孔隙率的改變以提高脫硫效解決了濕法脫硫技術(shù)中低pH段脫硫率驟然下降的問(wèn)率,其效果比降速干燥階段明顯。題,尤其在中低pH段更是效果顯著(zhù)。王紅梅等[42]研究粉煤灰表明,粉煤灰中釋放出的復合添加劑的不同組合方式對脫硫效率的影響是活性硅與Ca(OH)2反應生成了水合硅酸鈣,水合硅不同的,多數情況下它對脫硫效率的提高并非單一添酸鈣比表面積比Ca(OH);大,水合物中的水遇熱釋加劑效果的疊加,有時(shí)復合掭加劑的效果還不如單--放可為加速脫硫反應提供水分,又可暴露出更多的吸添加劑。雖然如此，在煙氣脫硫領(lǐng)域復合添加劑仍具收劑孔腺,產(chǎn)生新的比表面積，因此具有更高的活性，有很大的開(kāi)發(fā)潛力。提高了脫硫率。3.3自身脫硫容量影響2.3 氧化性影響國內外對濕法脫硫無(wú)機添加劑的研究不如有機忝具有氧化性的添加劑可將SO2,HSO;和SO:各加劑多,研究最多的是本身就具有脫硫容量的添加劑，自氧化成SO, (aq)、HSO;和SO:-。SO3(aq) 和如Na2CO3, NaOH,金屬氧化物MgO被用在濕法脫H2SO、的溶解速度大,減小了SO2溶解的傳質(zhì)阻力,硫上。孫文壽[14 等的實(shí)驗中,0. 2mol/L的MgSO、強有利于吸收反應的正向進(jìn)行。同時(shí),CaSO3溶解度比化脫硫率比非強化下提高約16%;0. 2mol/L的CaSO,小,CaSO3氧化成CaSO、可減少反應產(chǎn)物在吸NazSO,強化提高約10%。收劑表面的沉積,使其溶解的可用面積增大,導致脫硫4結束語(yǔ)效率的升高。滕斌等[10]對H2O2的研究結果表明H2O2的強氧化性提高了脫硫效率。目前,脫硫工藝中煙氣脫硫方法很多,不同的方法依據不同的脫硫對氧化性添加劑的研究還不是很多,有待進(jìn)-步研究。機理來(lái)選擇添加劑。干法、半干法脫硫添加劑從曾大2.4脫硫劑 的溶解影響脫硫劑比表面積和孔隙率,利用吸濕性或氧化性,減小鈣基脫硫劑溶解度及溶解速率的提高可以增加脫傳質(zhì)阻力等方面考慮;濕法脫硫添加劑則主要從減小硫總反應速率。陳必珍等[1開(kāi)發(fā)了某有機鈉鹽添加氣沼中國煤化 工八、NaHCO3、Na2CO3劑。該添加劑的表面活性作用可以降低石灰乳的粘度等常TYHE添加劑,乙二酸、乙酸和表面張力,促進(jìn)Ca(OH)2的溶解和SO2的吸收,增以及CnMH疏添加劑。遵循以上加總反應速率。他們研究發(fā)現,當該有機鈉鹽添加劑添加劑選擇原則以及“以廢治廢"的原則,復合添加劑添加量為2.5%~3%o時(shí),對含硫4%左右的高硫煤脫及工業(yè)廢棄物應是未來(lái)燃煤煙氣脫硫添加劑選擇的重●182●.熠煤煙氣脫硫添加劑研究李嫻,等要方向。and aditives on the reaction of sulfur dioxide with calc-[參考文獻]um hydroxide C[R]. 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Effect of relative humidityAdditives of Coal-fired Flue Gas DesulfurizationLI Juan, QIAN Feng, ZHANG Zhen- fang(Beijing Technology and Busines Uniersity ,eiing100037)AhstratBased on nalysis of dslfurirtion mechanism of ca-ired flue gas, the eisting status and rceat poress on flue gas des-uluieaion (FGD) ditivevs were itrduced. The seion of adirive in drying snd semi drying FGD was cosidered with peifiesurface area and porosity, hygroscopic, oiability and mass transfer resistance while wet FGD was with mass transier resistancebetween gas iquid iterphase Compound adities and idustral waste were sugesed as the developmet drecion of FGD aditives in future.Key wordsflue gas desulfuritation (FGD); aditives specic surface area and porosity; hygroscopie(上接第169頁(yè))[7] Ekama,G,A.et al. Procedures for determining influent同濟大學(xué)出版社,2002;COD fractions and the maximum speific growth rate of[4] Ekama G A. Procedures for determining influent COD-heterotropHs in activated sludge systems[J]. 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Tech.2002.456>)77-87.(收稿2005-04-14)Existing Status Analysis and Development of Night Soil Disposal in ChinaCHEN Dong hua, ZHENG中國煤化工(Shenzhen Municipal Eninering Design InstYHCNMHG，Astract;Based on existing status of night soil in China, the problems in nigh. disposal process andproduet marketing were also compared for harmless treatment of night soil.Key words: night soil, disposal●183●