本文關(guān)鍵詞：基于石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的脫硫添加劑研究

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【摘要】：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)是燃煤電廠煙氣脫硫采用的普遍工藝。在脫硫漿液中加入合適的化學(xué)添加劑能有效提高系統(tǒng)脫硫效率,滿足副產(chǎn)物石膏回收利用標(biāo)準(zhǔn),降低脫硫升級(jí)改造投資費(fèi)用。本課題對(duì)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中的5O2吸收過程、石灰石溶解過程和石膏結(jié)晶過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究。著重研究了脫硫添加劑對(duì)各個(gè)過程的影響,以期開發(fā)的脫硫添加劑能改善石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的整體性能,達(dá)到企業(yè)脫硫要求以及脫硫副產(chǎn)物石膏的市場(chǎng)準(zhǔn)入要求。實(shí)驗(yàn)采用鼓泡裝置模擬煙氣脫硫過程,用以研究S02吸收過程。確定最佳的902吸收反應(yīng)溫度,攪拌速率和煙氣氧含量等參數(shù)。并研究漿液固體濃度、石灰石種類以及添加劑種類對(duì)SO2吸收過程的影響。研究證實(shí)石灰石中CaCO3和MgCO3的總含量越高,對(duì)應(yīng)的S02吸收效率越高。當(dāng)用CaCO3和MgCO3的總含量達(dá)99.3%的石灰石Grude-J為吸收劑,在pH為5.2時(shí),其SO2的去除率為86.4%。在Mg(OH)2、(NH4)2SO4、NaNO3、MgSO4、MnSO4和CuSO4六種無機(jī)添加劑以及已二酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、苯甲酸、丙烯酸、丁二酸和乙酸六種有機(jī)添加劑對(duì)脫硫效率的研究中,以MnSO4、已二酸、丁二酸和丙烯酸的脫硫效果最佳。當(dāng)pH值為5.2時(shí),四種添加劑的脫硫效率分別達(dá)到91.5%、89.5%、90.6%和91.4%；當(dāng)pH值為5.6時(shí),四種添加劑的脫硫效率分別達(dá)到91.9%、91.9%、91.8%和92.9%。在研究502吸收過程之后,采用自動(dòng)電位滴定法研究石灰石溶解過程。當(dāng)漿液pH值為5.5,攪拌速率為600 r/min,漿液中Cl-離子濃度為0.2 mol/L時(shí),其反應(yīng)活化能Ea為25.76 kJ/mol;在反應(yīng)溫度為323K條件下傳質(zhì)系數(shù)kL與攪拌速率ω的關(guān)系式為kL=0.00205·ω0.511.對(duì)不同產(chǎn)地不同粒徑大小的石灰石的反應(yīng)活性與傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行研究,得出Grude-T是最佳的脫硫吸收劑。并篩選出NaCl、NaNO3、(NH4)2SO4、Mg(OH)2和MnSO4五種能夠增大石灰石轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)石灰石溶解的脫硫添加劑。研究石膏結(jié)晶過程時(shí),反應(yīng)溫度為323 K,攪拌速度為300 r/min,溶液初始pH值為7.0時(shí),結(jié)晶反應(yīng)達(dá)到最佳。研究了各雜質(zhì)離子以及脫硫添加劑對(duì)石膏結(jié)晶過程的影響,結(jié)果表明,檸檬酸鈉能夠促進(jìn)石膏晶體生長(zhǎng),使石膏結(jié)晶誘導(dǎo)時(shí)間由4.3 min延長(zhǎng)到7.8 min,石膏含水率從38.7%下降到17.9%,石膏粒徑由57.4μm增大到70.5 gm。金屬雜質(zhì)離子(Mg2+離子、A13+離子和Fe3+離子)會(huì)抑制石膏晶體的生長(zhǎng),其中以Fe3+離子抑制現(xiàn)象最為顯著。在以上三個(gè)過程的研究結(jié)論的基礎(chǔ)上,改進(jìn)石灰石脫硫裝置用以研究脫硫石膏。石灰石中普遍存在的Mg2+離子以及漿液中的Fe3+離子和Mn2+離子易吸附在石膏晶體由8042-離子和Ca2+離子組成的{110}晶面上,抑制晶體在a軸方向的生長(zhǎng),使晶體呈針狀結(jié)構(gòu)；高Cl-離子濃度對(duì)脫硫率和石膏含水率降低均不利。添加劑丙烯酸與MnSO4的投加,對(duì)石灰石脫硫系統(tǒng)的脫硫增效效果明顯,脫硫效率由90.5%分別提升到97.6%和96.8%；而檸檬酸對(duì)脫硫石膏品質(zhì)的改善效果顯著,有效減少10μm以下的石膏顆粒,并使石膏含水率由9.8%下降到1.3%。復(fù)配實(shí)驗(yàn)最終確定能提高脫硫效率并改善石膏品質(zhì)的添加劑配方為1mmol/L+ 1mmol/L+2mmol／L的MnS04、檸檬酸鈉和檸檬酸。該添加劑能夠提高脫硫效率到98.2%,減少石膏含水率到0.4%,并顯著減少10μm以下的石膏顆粒。本論文為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝提供的脫硫添加劑,為提高脫硫效率與改善石膏品質(zhì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：石灰石 濕法煙氣脫硫 脫硫添加劑 SO_2吸收 石膏
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X773
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 SO_2污染現(xiàn)狀12-14
• 1.2 煙氣脫硫技術(shù)14-18
• 1.2.1 濕法煙氣脫硫工藝14-16
• 1.2.2 干法/半干法脫硫工藝16-18
• 1.3 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)18-22
• 1.3.1 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫原理18-20
• 1.3.2 煙氣脫硫副產(chǎn)物石膏現(xiàn)狀20-22
• 1.4 脫硫添加劑現(xiàn)狀與發(fā)展22-23
• 1.5 本課題研究背景23-24
• 1.6 本課題研究的主要內(nèi)容24-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)裝置與分析方法26-33
• 2.1 模擬SO_2吸收工藝與方法26-27
• 2.2 測(cè)定石灰石反應(yīng)活性的裝置與方法27-28
• 2.3 石膏結(jié)晶實(shí)驗(yàn)裝置與方法28-29
• 2.4 脫硫石膏生成實(shí)驗(yàn)裝置與方法29-30
• 2.5 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品30-32
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 2.5.2 化學(xué)試劑31-32
• 2.6 分析方法32-33
• 2.6.1 SO_2濃度及氧氣含量測(cè)定32
• 2.6.2 亞硫酸根濃度測(cè)定32
• 2.6.3 鈣離子和鎂離子的測(cè)定32
• 2.6.4 石膏粒徑分布測(cè)定32
• 2.6.5 石膏晶體結(jié)構(gòu)分析32
• 2.6.6 石灰石成分測(cè)定32-33
• 第3章 添加劑對(duì)脫硫效率的影響33-59
• 3.1 前言33-34
• 3.2 反應(yīng)條件對(duì)SO_2吸收過程的影響34-41
• 3.2.1 進(jìn)氣SO_2濃度對(duì)SO_2吸收的影響34-35
• 3.2.2 攪拌速率對(duì)SO_2吸收的影響35-37
• 3.2.3 煙氣氧含量對(duì)SO_2吸收的影響37-39
• 3.2.4 漿液濃度對(duì)SO_2吸收的影響39-40
• 3.2.5 石灰石組分對(duì)SO_2吸收的影響40-41
• 3.3 脫硫添加劑篩選41-50
• 3.3.1 無機(jī)添加劑對(duì)脫硫效率的影響42-43
• 3.3.2 有機(jī)添加劑對(duì)脫硫效率的影響43-48
• 3.3.3 已二酸對(duì)脫硫效率的影響48-50
• 3.4 一元酸單體的選擇50-57
• 3.4.1 不同pK值的一元酸添加劑50-53
• 3.4.2 不同碳鏈長(zhǎng)度的一元酸添加劑53-55
• 3.4.3 不同分子結(jié)構(gòu)類型的一元酸添加劑55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 石灰石漿液中CaCO_3溶解特性的研究59-74
• 4.1 前言59-60
• 4.2 反應(yīng)條件對(duì)石灰石溶解的影響60-67
• 4.2.1 溫度對(duì)石灰石溶解的影響61-64
• 4.2.2 攪拌速率對(duì)石灰石溶解的影響64-66
• 4.2.3 Cl~-離子濃度對(duì)石灰石溶解的影響66-67
• 4.3 原料性狀對(duì)石灰石溶解的影響67-70
• 4.3.1 石灰石原料成分的測(cè)定67-68
• 4.3.2 粒徑大小對(duì)石灰石溶解的影響68-70
• 4.4 添加劑對(duì)石灰石溶解的影響70-72
• 4.4.1 添加劑種類對(duì)石灰石溶解的影響70-72
• 4.4.2 添加劑濃度對(duì)石灰石溶解的影響72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第5章 脫硫添加劑對(duì)石膏結(jié)晶反應(yīng)的研究74-87
• 5.1 前言74
• 5.2 反應(yīng)條件對(duì)石膏結(jié)晶的影響74-81
• 5.2.1 溫度對(duì)石膏結(jié)晶的影響74-77
• 5.2.2 攪拌速率對(duì)石膏結(jié)晶的影響77-79
• 5.2.3 初始pH值對(duì)石膏結(jié)晶的影響79-81
• 5.2.4 滴定方式的確定81
• 5.3 添加劑對(duì)石膏結(jié)晶的影響81-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 第6章 添加劑與雜質(zhì)離子對(duì)脫硫石膏晶體結(jié)構(gòu)的影響87-112
• 6.1 前言87-88
• 6.2 電廠工況模擬88-89
• 6.3 漿液組成對(duì)脫硫石膏的影響89-97
• 6.3.1 石灰石種類對(duì)脫硫石膏的影響90-92
• 6.3.2 Cl~-離子對(duì)脫硫石膏的影響92-94
• 6.3.3 Fe~(3+)離子對(duì)脫硫石膏的影響94-96
• 6.3.4 Mn~(2+)離子對(duì)脫硫石膏的影響96-97
• 6.4 添加劑對(duì)石膏粒徑和含水率的影響97-111
• 6.4.1 單一添加劑對(duì)石膏粒徑和含水率的影響97-100
• 6.4.2 復(fù)配添加劑對(duì)石膏粒徑和含水率的影響100-111
• 6.5 本章小結(jié)111-112
• 第7章 結(jié)論112-114
• 創(chuàng)新點(diǎn)與不足114-115
• 參考文獻(xiàn)115-127
• 致謝127-128
• 附錄一 博士期間研究成果128

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2 胡z，

本文編號(hào)：982941