双碱法烟气脱硫工艺的可靠性研究及工业应用

论文摘要

本文首先分析了我国的烟气脱硫技术现状及应用情况，指出我国烟气脱硫中存在的和潜在的问题，特别指出双碱法烟气脱硫工艺中存在的可靠性问题，如结垢、堵塞。通过分析结垢成因，分别研究了共沉淀、抑制氧化和晶种诱导结晶等方法来提高系统的可靠性。同时，通过工艺革新，采用浓碱双碱法替代稀碱双碱法，提高了系统的可靠性、并克服了稀碱双碱法回流量大、再生池和沉淀池占地面积大的缺陷。此外，提出了用一个综合影响因子ε表达的浓碱双碱法脱硫效率模型，该模型可用于工艺参数优化、指导工艺设计。 低浓度硫酸钙和亚硫酸钙混和溶液的共沉淀混合实验研究表明，硫酸根离子的存在明显降低了亚硫酸根离子的浓度，提高了溶液中的钙离子平衡浓度，而增加亚硫酸根离子浓度可以有效的降低钙离子浓度，有必要抑制体系中亚硫酸根离子的氧化。研究发现，亚硫酸钙和硫酸钙的混和溶液发生了共沉淀现象，并提出了适用于共沉淀的溶度积计算公式。 稀碱双碱法体系中，亚硫酸盐的氧化导致系统的脱硫效率降低，同时提高了系统的硫酸根和钙离子浓度，容易导致结垢，降低系统的可靠性。本文引入硫代硫酸钠作为氧化抑制剂对均相脱硫体系的抑制氧化进行研究，考察抑制剂浓度、pH值、催化剂和温度对氧化速率的影响。同时探讨了硫代硫酸根离子抑制氧化的机理，得到了抑制氧化时的反应速率表达式、反应活化能和抑制剂的消化速率。 在稀碱双碱法工艺的再生池后增加结晶池，或在再生池内直接添加晶种的方式诱导结晶，有效的缩短硫酸钙结晶的生长期，迅速达到平衡，避免过饱和溶液进入吸收系统，预防结垢。实验研究了晶种浓度、粒径、pH值对结晶过程的影响，得到了硫酸钙的结晶反应级数和总反应速率常数K_T。同时发现，硫酸钙过饱和溶液的诱导结晶过程的主要影响因素是单位体积内的晶种表面积S/V。 浓碱双碱法工艺研究发现，增加钠离子浓度不仅明显提高脱硫效率，还增加系统的缓冲能力，减小液气比和降低吸收塔进出口pH差值，同时大大

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 立题依据
• 1.3 研究目标
• 1.4 研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 烟气脱硫技术现状
• 2.1.1 我国烟气脱硫技术研究开发进展
• 2.1.2 我国烟气脱硫技术研究开发中存在的主要问题
• 2.2 脱硫反应机理
• 3脱硫反应机理'>2.2.1 CaCO₃脱硫反应机理
• 2.2.2 双碱法脱硫机理
• 2.3 脱硫传质反应模型
• 2在水中吸收'>2.3.1 SO₂在水中吸收
• 2在CaCO₃悬浮液中吸收'>2.3.2 SO₂在CaCO₃悬浮液中吸收
• 2在NaOH和Na₂SO₃溶液中吸收'>2.3.3 SO₂在NaOH和Na₂SO₃溶液中吸收
• 2在Ca（OH）₂溶液中吸收'>2.3.4 SO₂在Ca（OH）₂溶液中吸收
• 2在含有机酸添加剂的CaO/CaCO₃悬浮液中吸收'>2.3.5 SO₂在含有机酸添加剂的CaO/CaCO₃悬浮液中吸收
• 2.4 吸收剂
• 2.4.1 石灰/石灰石
• 2.4.2 其他吸收剂
• 2.5 阻垢
• 2.5.1 结垢主要成分
• 2.5.2 结垢成因
• 2.5.3 阻垢措施
• 2.6 脱硫系统的共沉淀
• 2.7 其他
• 2.7.1 吸收设备
• 2.7.2 添加剂
• 2.7.3 防腐
• 2.8 本章小结
• 第三章 实验装置及分析方法
• 3.1 稀碱双碱法脱硫工艺实验装置
• 3.2 浓碱双碱法脱硫工艺实验装置
• 3.3 再生池内的共沉淀实验研究装置
• 3.4 亚硫酸盐的氧化与抑制氧化实验装置
• 3.5 晶种法抑制稀碱结垢实验装置
• 3.6 分析方法
• 第四章 硫酸钙和亚硫酸钙的共沉淀
• 4.1 晶体形态
• 4.2 温度的影响
• 4.3 硫酸根比例的影响
• 4.4 溶度积
• 4.5 本章小结
• 第五章 稀碱双碱法的抑制氧化
• 5.1 pH值的影响
• 5.2 催化剂的影响
• 5.3 抑制剂的影响
• 5.4 抑制剂的消耗速率
• 5.5 活化能
• 5.6 本章小结
• 第六章 晶种法抑制硫酸钙结垢
• 6.1 结晶机理
• 6.2 抑制机理
• 6.3 晶种粒径的影响
• 6.4 pH值的影响
• 6.5 晶体表观增长速率
• 6.6 单位体积的结晶表面积
• 6.7 本章小结
• 第七章 浓碱双碱法烟气脱硫工艺研究
• 7.1 反应过程分析
• 7.2 钠离子浓度的影响
• 7.3 硫酸根比例的影响
• 7.4 液气比的影响
• 7.5 回流比的影响
• 7.6 温度的影响
• 7.7 进口浓度的影响
• 7.8 再生池的pH值和硫酸根比例
• 7.9 本章小结
• 第八章 双碱法烟气脱硫系统模型与计算
• 2-H₂O反应模型'>8.1 SO₂-H₂O反应模型
• 8.2 NaOH吸收二氧化硫反应模型
• 8.3 双碱法吸收二氧化硫反应模型
• 8.4 双碱法中再生池的钙离子浓度的计算
• 8.5 浓碱双碱法的再生回流比的计算
• 8.6 浓碱双碱法钙硫比的计算
• 8.7 钠碱的损耗和补充
• 8.8 浓碱双碱法烟气脱硫效率的计算
• 8.9 本章小结
• 第九章 中试试验及工程应用
• 9.1 中试试验
• 9.1.1 稀碱双碱法的中试试验
• 9.1.2 浓碱双碱法的中试试验
• 9.2 工程应用
• 9.2.1 嘉兴中华化工有限公司2×35t/h锅炉烟气脱硫工程
• 9.2.2 仪征联众热电有限公司2×150t/h锅炉烟气脱硫工程
• 9.3 本章小结
• 第十章 结论与建议
• 主要科研成果及奖励
• 致谢
• 参考文献