天然堿調(diào)質(zhì)及脫除燃煤煙氣SO3的試驗(yàn)研究.pdf

1、燃煤電廠選擇性催化還原(SCR)技術(shù)的普及導(dǎo)致煙氣中SO3濃度明顯提高，從而造成尾部受熱面低溫腐蝕、空氣預(yù)熱器堵塞、排煙不透明度升高等危害。將堿性物質(zhì)作為吸收劑噴射入煙道中能有效脫除煙氣中的SO3，成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)。本文提出利用電廠尾部煙氣中CO2與水蒸氣對(duì)天然堿進(jìn)行調(diào)質(zhì)改性，增加其和SO3的反應(yīng)活性，增大脫除效率的技術(shù)思路;對(duì)天然堿的調(diào)質(zhì)、調(diào)質(zhì)產(chǎn)物的熱解及其對(duì)SO3的吸收特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到SO3脫除的關(guān)鍵工藝參數(shù)，并揭示SO

2、3脫除的機(jī)理。
　　首先，本文利用常壓固定床反應(yīng)器，研究了典型排煙條件下煙氣中CO2與天然堿的反應(yīng)特性，并借助氣固反應(yīng)模型模擬了其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)初期，由化學(xué)反應(yīng)過程控制，反應(yīng)速率較快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸由擴(kuò)散過程控制;降低反應(yīng)溫度、提高煙氣中的水分含量和CO2濃度均提高了化學(xué)反應(yīng)速率，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬表明，失活模型均能較好的模擬天然堿的碳酸化過程，其相關(guān)系數(shù)均大于95％，活性位失活速率常數(shù)受反應(yīng)溫

3、度和水分含量的影響顯著;CO2濃度變化時(shí)，天然堿的碳酸化反應(yīng)主要受CO2擴(kuò)散的影響。
　　基于以上研究，利用熱重分析儀對(duì)天然堿及其調(diào)質(zhì)產(chǎn)物的熱解過程進(jìn)行了分析，并借助熱解動(dòng)力學(xué)模型模擬了該熱解過程。Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Satava-Sestak法均可以較好的擬合天然堿及其調(diào)質(zhì)產(chǎn)物的失重過程，得到可靠的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。天然堿開始分解的溫度為90℃，失重峰值出現(xiàn)在100～120℃之間，隨著升溫速率的增

4、長(zhǎng)，失重峰值向高溫區(qū)偏移。調(diào)質(zhì)產(chǎn)物開始分解的溫度為90℃左右，在100℃和140℃附近出現(xiàn)兩個(gè)明顯失重峰，100℃左右的失重峰是在天然堿調(diào)質(zhì)過程中，少量水分凝結(jié)在生成的NaHCO3上面而形成的液態(tài)水和NaHCO3結(jié)晶水的蒸發(fā);而140℃左右的失重峰為NaHCO3分解的失重峰。調(diào)質(zhì)前后天然堿的物理化學(xué)特性分析表明，隨著天然堿碳酸化程度的加深，熱解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，顆粒由平整表面變?yōu)榻诲e(cuò)的條狀并逐漸加深，表面結(jié)構(gòu)更疏松，內(nèi)部空隙增多隨

5、著天然堿調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)化率增大，熱解產(chǎn)物的比表面積線性增加，與原始天然堿相比比表面積提高了2.35倍，有利于后續(xù)SO3脫除反應(yīng)的進(jìn)行。
　　最后，本文在固定床反應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)上研究了天然堿及其調(diào)質(zhì)產(chǎn)物對(duì)煙氣中SO3的脫除特性。在反應(yīng)的初始階段化學(xué)反應(yīng)速率為主要控制因素，溫度的提高有利于化學(xué)反應(yīng)速率的增加，因此隨著溫度的提高，反應(yīng)速率增大，但增加幅度有限。反應(yīng)后期，隨著溫度的降低SO3向硫酸霧轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了脫除反應(yīng)的進(jìn)行;調(diào)質(zhì)后的天然堿比表面積增加