基于熱重分析的金屬鎂渣脫硫劑活化研究

第28卷第1期電力學(xué)報Vol 28 No. 12013年2月JOURNAL OF ELECTRIC POWERFeb.2013發(fā)電文章編號:10056548(2013)01-007804中圖分類(lèi)號:TM46文獻標志碼:B學(xué)科分類(lèi)號:47040基于熱重分析的金屬鎂渣脫硫劑活化研究胡新華1,喬曉磊2,李經(jīng)寬(1.山西大學(xué)工程學(xué)院,太原030013;2.太原理工大學(xué),太原030024)Metal Magnesium Slag Desulfurization Agent Activation Research Basedon the Thermal AnalysisHU Xin-hua, QIAO Xiao-lei, LI Jing-kuan'(1. Engineering College of Shanxi University, Taiyuan 030006, China2. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)ABSTRACT: Based on the simulated furnace gas composition性,造成土壤板結,同時(shí)呈一定的堿性,造成土and temperature, the experiment determines the calcium壤鹽堿化。utilization rate of relevant sampl在對鎂渣進(jìn)行熱重脫硫實(shí)驗中發(fā)現,鎂渣能instrument. The experimental results show that the steam與SO2發(fā)生反應,起到固硫的作用,但其脫硫效率activation effect is the most obvious and hydration activation偏低,本文從增加鎂渣的比表面積和孔容積的角takes the second place. These experiments open up a newdirection to the improvement of efficiency in度出發(fā),采用蒸汽活化、水合活化的方法,進(jìn)desulfurization agent and magnesium slag recycling步提高鎂渣的鈣利用率。KEY WORDS: activation; desulphurization; magnesium slag2實(shí)驗設備摘要:實(shí)驗在模擬爐內氣體成分和溫度的基礎上,通過(guò)熱21蒸汽活化器重分析儀測定了各相關(guān)樣品的鈣利用率。實(shí)驗結果表明圖1給出了本文設計建造的小型蒸汽活化實(shí)蒸汽活化效果最為明顯,水合活化效果次之,確實(shí)能提高驗裝置。主要由反應器和溫度測量控制組成。反鎂渣的鈣利用率。實(shí)驗為提高脫硫劑使用效率、金屬鎂渣應器殼體最外層是一個(gè)直徑300mm的鋼套,內側以廢治廢開(kāi)辟了一條新的方向。由保溫層和電阻絲構成,殼體的下部加水,上蓋關(guān)鍵詞:活化;脫硫;鎂渣可以打開(kāi),反應篩上放置藥品,懸掛在上蓋上引言上蓋還設有壓力表和排空閥各一個(gè),排空閥便于中國鎂工業(yè)從20世紀80年代起步,進(jìn)入新世增加水蒸汽分壓,提高活化效果。插入上蓋的熱紀后得到了快速發(fā)展。在成為世界產(chǎn)鎂大國的同電偶測得溫度數據后輸入溫度控制器,再經(jīng)固態(tài)時(shí),煉鎂的附屬產(chǎn)物一金屬鎂渣也大量產(chǎn)生,鎂渣繼電器改變輸人電阻絲的電流來(lái)調節其發(fā)熱功率,的污染顯而易見(jiàn),金屬鎂渣為粉塵物,在自然環(huán)境從而實(shí)現動(dòng)態(tài)溫度控制,其反應器保持在實(shí)驗要中極易形成粉塵污染,金屬鎂渣還具有很強的吸潮求的溫度范圍內,其溫度范圍為(100-400℃。2,2硫化器由于熱重儀的得到的反應產(chǎn)物質(zhì)量不足以完基金項目:山西高等學(xué)校留學(xué)回國人員科研資助項目(N成后續試驗,本文自行設計了小型硫化實(shí)驗臺Project Supported by Sponsored Research Project of Returned Over-如圖2所示。參數如下:氮氣流量(0-1000Talents in Colleges and Universities(No. 2001-15)氧氣CyH中國煤化工化硫流量CNMHG第1期胡新華等:基于熱重分析的金屬鎂渣脫硫劑活化研究熱電偶壓力表/min,加熱至860℃時(shí),升溫速率為10℃/min。直溫度控制器非空閥到設定溫度900℃。恒溫保持10min,切換人反應氣體,開(kāi)始實(shí)驗4實(shí)驗結果及分析4.1蒸汽活化溫度對脫硫效率的影響圖1活化裝置示意圖圖3表示了活化溫度對鎂渣活化效果的影響。Fig 1 Activation equipment sketch map實(shí)驗結果表明,相對于未經(jīng)活化的鎂渣,不同溫度下的活化后的樣品的鈣利用率都有不同程度的提(0-80)ml/min。溫度變化范圍:0-1200℃。;120℃時(shí)的活化效果最好,隨著(zhù)活化溫度的提流量計石英管硅碳棒石英舟高,活化效果呈下降趨勢。這與 Shearer和 Marquis等人研究接近,其原因可以通過(guò)氣體擴散和化學(xué)反應之間的關(guān)系以及化學(xué)反應速率與溫度的關(guān)系加以分析。隨著(zhù)蒸汽溫度的提高,CaO和水蒸汽之間的化學(xué)反應比水蒸汽的擴散過(guò)程進(jìn)行得要快。水蒸二氧化硫/氧氣/氮氣溫度控制器尾氣處理汽主要是在CaO顆粒的外層與之發(fā)生反應而生成摩爾體積比CaO高兩倍的Ca(OH,結果使通向圖2硫化器示意圖CaO的孔隙很快被堵塞,而降低了CaO的轉化程度。Fig2 Desulfurization device sketch map而在較低溫度條件下,擴散和化學(xué)反應過(guò)程的控制作將氮氣、氧氣、二氧化硫三種氣體按比例混用相當,CaO的水合過(guò)程進(jìn)行得比較均勻一致。合,用以模擬煙氣,石英管通過(guò)硅碳棒加熱到額定溫度,并用溫度控制儀確保溫度恒定,石英舟中放置了實(shí)驗藥品,通入石英管的混合氣體與石英舟的藥品發(fā)生固硫反應,最后反應后的氣體在經(jīng)過(guò)尾氣處理后排入大氣。302.3熱重分析儀實(shí)驗采用瑞士 Mettler- Toledo公司的TGA/SDTA851e熱天平,具體參數如下:主熊型號: TGA/SDTA851e;溫度范圍:室溫~1600℃大測試爐:直徑12mm,容積900μl;500100015002000250030003500反應時(shí)間(seco溫度準確度:±0.25℃圖3活化溫度對活化后的鎂渣脫硫性能的影響溫度重復性:±0.15℃;Fig3 Influence of activation temperature on desulfurize-線(xiàn)性升溫速率:001-100)℃/mintion efficiency for activated magnesium residuesSDTA分辨率:0005℃。4.2蒸汽活化時(shí)間對脫硫效率的影響3實(shí)驗條件圖4很直觀(guān)地反映出不同活化時(shí)間對活化前后實(shí)驗條件為溫度900℃、氧氣流量40m/min鎂渣脫硫性能的影響。從圖中可以看到,60min(5%含量)、SO2流量24 ml/min((3000pm)、N2流時(shí),相鄰兩條曲線(xiàn)的鈣利用率分別提高了6%量736 1,總流量800m/min。熱重實(shí)驗時(shí),2.5%、12%。一般的,活化后的鎂渣的脫硫性能稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品,放在熱重儀的坩堝內,通入都有不同程度的提升,并且隨著(zhù)活化時(shí)間的延長(cháng)N,開(kāi)始加熱,設置初始溫度為50℃,升溫速率脫硫性能呈持續提高的趨勢,但脫硫性能的提高與為100℃min,加熱至650℃時(shí),升溫速率改為活化時(shí)間的延長(cháng)不呈線(xiàn)性關(guān)系。這是因為反應初50℃/min,加熱至800℃時(shí),升溫速率為20℃期,CaO顆粒拉備而后應劇烈,隨著(zhù)中國煤化工CNMHG電力學(xué)報第28卷反應的不斷進(jìn)行,顆粒表面逐漸被Ca(OH2所覆水蒸汽分子與內部的CaO反應,生成摩爾體積更蓋,水蒸汽需要滲透到顆粒內部才能發(fā)生反應,因大的Ca(OH)2,體積的膨脹,撐破了外層的 CaSo此隨著(zhù)反應程度不斷加大,反應趨于停滯。包裹,將新鮮的CaO或者Ca(OH2裸露出來(lái)。裸露的caO與水分子繼續反應,將裸露縫隙繼續撐大,甚至反包裹了CaSO4。圖6是祁海鷹、由長(cháng)福、王愛(ài)軍等人給出的乏脫硫劑蒸汽活化機理示意圖30也很好的論證了實(shí)驗數據。而在接著(zhù)的熱重實(shí)驗中蟲(chóng)25由于反應溫度高(900℃),之前生成的Ca(OH)2再次分解,提供了更多的比表面積和孔容積顆粒破碎10蒸汽活化CaO遷移Caso cao0500100015002000250030003500反應時(shí)間(secCao圖4活化時(shí)間對活化后的鎂渣脫硫性能的影響Fig 4 Effect of activation time on desulfurizationSO.→二次硫efficiency for activated magnesium residues43活化時(shí)間對乏脫硫劑脫硫效率的影響對鎂渣先進(jìn)行脫硫,得到的乏脫硫劑進(jìn)行不同圖6乏脫硫劑蒸汽活化機理示意圖時(shí)間的活化,然后再次進(jìn)行脫硫,將兩次的脫硫效Fig6 Mechansim of spent sorbent with steamed activation率進(jìn)行疊加,得到了如圖5的脫硫性能曲線(xiàn)圖。值得注意的是,20min活化后,鎂渣的脫硫性能幾乎結論沒(méi)有提高,60min和120min活化后反而有很高的(1)金屬鎂渣中的主要化學(xué)成分之一的CaO,性能提高。初次進(jìn)行脫硫后,鎂渣表面被CaSO4所可以用作脫硫劑起到脫硫作用。覆蓋,鎂渣變成了乏脫硫劑,要想使鎂渣重新具有(2)無(wú)論是水合活化還是蒸汽活化,都是通過(guò)提脫硫性能,必須有新鮮的CaO或者Ca(OH)2露出。高鎂渣的比表面積和孔容積,從而提高其脫硫性能。20min的活化,鎂渣的脫硫性能幾乎沒(méi)有提高的現(3)活化效果隨蒸汽溫度的提高而降低。象說(shuō)明,在20min內水蒸汽分子不足以滲透到顆蒸汽活化的效果隨活化時(shí)間的延長(cháng)而提粒內部。隨著(zhù)活化時(shí)間的延長(cháng),滲透到顆粒內部的高,但時(shí)間因素影響并不大,即較短活化時(shí)間也可以達到很好的效果,這對活化的工業(yè)應用具有重要的現實(shí)意義。參考文獻]陳振華.鎂合金M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004[2]喬小磊.金屬鎂冶煉還原渣脫硫性能的研究[D].山西太原:太原理工QIAO Xiao-lei. Research on Desulfurization Efficiency of Magnesiumof techno處理鎂渣[3] Shearer J A, Hilterman M J, Frommell E A. Current status of the ADVA-CATE Process for Flue Gas Desulfurization U Air Waste Manage, Assoc,5001000150020002500300035004]祁海鷹,由長(cháng)福,王愛(ài)軍,等蒸汽活化改善中煙氣脫硫的機理中反應時(shí)間(sec)國電機工程學(xué)報,2002,22(7):119-124圖5活化時(shí)間對乏脫硫劑脫硫效率的影響Improving the Medium Temperature FGD Process by Reactivating SorbentsFig5 Effect of activation time on desulfurizationby Steam[J]. Proceedings of the CSEE, 2002, 22(7): 119-124efficiency for activated spent sorbents中國煤化工第87頁(yè)CNMHG李升明:三點(diǎn)法找動(dòng)平衡在發(fā)電廠(chǎng)排粉風(fēng)機的應用探討半徑1000mm處由b點(diǎn)朝a點(diǎn)方向偏移286mm(4)作圖時(shí),應盡量精確,尤其是平衡塊應加處上焊接配重塊。封風(fēng)殼人孔門(mén),測得校正后振動(dòng)的位置,由于空間位置狹小,不便于測量∠OSh,值如表1所示?？刹捎孟嗨迫切蔚脑碛嬎愠銎频南议L(cháng),然后表1排粉風(fēng)機振動(dòng)值比較(單位:mm)再對應在葉輪上找出不平衡的點(diǎn)。Tab. I Comparison of exhauster vibration value4結束語(yǔ)(unit: mm風(fēng)輪側水平方向垂直方向針對振動(dòng)問(wèn)題,首先應根據可能原因進(jìn)行逐振動(dòng)軸向方向(⊙)排查,對于因葉輪磨損不均勻引起的振動(dòng)問(wèn)題,可校正前以利用三點(diǎn)法快速進(jìn)行動(dòng)平衡校驗。排粉風(fēng)機減振的實(shí)踐證明,效果顯著(zhù)。校正后002000270.023參考文獻由表1可以看出,經(jīng)過(guò)三點(diǎn)法找動(dòng)平衡后,已將「!山西省電力工業(yè)局編鍋爐設備檢修(中級工川M,北京:中國電力出軸承座振動(dòng)降為合格值,有利于排粉機的安全運行。12黃曉.用動(dòng)平衡方法消除一次風(fēng)機轉子振動(dòng)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2010,3使用三點(diǎn)法校驗動(dòng)平衡時(shí)的注意事項(22):2631(1)葉輪上焊接的三個(gè)螺母必須一次性焊接牢HUANG Xiao. Dynamic Balance Method of Fan Rotor Vibration EliminatingTime[]. Business Development Technology, 2010(22): 26-31固并固定在葉輪后盤(pán)內側上,便于下次動(dòng)平衡校正3]鄧昭銘,杜志忠.機械設計基礎M]北京:高等教育出版社,1996(3)用焊條焊接平衡鐵塊時(shí),先在平衡塊上找出平衡塊的中心,焊接時(shí)將中心對中平衡點(diǎn),同時(shí)焊接在磨損稍不嚴重的葉輪后盤(pán)內側上,便于保證振動(dòng)的精度以防止平衡塊在磨損后振動(dòng)加大。收稿日期:2012-07-28作者簡(jiǎn)介:(3)試加重塊后分別所測得的3次振動(dòng)值,必李升明(1975-),男,工程師,主要從事熱電廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)和須是在軸承座同一方向上,并要求數據是振動(dòng)最大設備檢修管理工作,130370610959126c0m。時(shí)的穩定值。(責任編輯:王靜)(上接第80頁(yè))收稿日期:2012-08-20作者簡(jiǎn)介:胡新華(1979—),女,碩士,助教,主要從事大氣、水污染治理方面的研究,13994259424@163cm;喬曉磊(1980),男,碩士,工程師,電廠(chǎng)經(jīng)濟性運行及污染物控制經(jīng)寬(1980),男,碩土,講師,電廠(chǎng)經(jīng)濟性運行及污染物控制。(責任編輯:王靜)中國煤化工CNMHG