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利用粉煤灰吸收剂对烟气脱硫脱氮的实验研究

脱除电厂锅¯、工业及民用锅¯烟气中的SO2已成为目前急迫的环境治理问题。国外较成熟的脱硫技术由于一次投资和运行费用偏高,很难在国内推广使用。目前急需成本低、简易的脱硫技术,如果兼有脱氮效果,则更有实用价值。
Halina[1]等提出的以褐ú作载体的催化脱硫工艺中,用下列金属离子作活性相:Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、V4+、Mo6+、Cr3+、Mn2+、Ag+、Cd2+和Pb2+,发现上述某些离子对SO2的转化具有促进作用。粉ú灰主体元素为Si、Al、Ca、Fe、Mg,还含有某些微量金属元素,其组成与Halinash实验所采用的金属离子基本相同。因此,在前人工作的基础上,我们开发了以粉ú灰、Ca(OH)2为基础物质的新型高活性吸收剂。采用固定床方式和管道喷射方式,实现了烟气脱硫脱氮。实验克服了美国和日本在此项研究中的脱硫脱氮效率偏低的不足,该工艺具有设备简单,投资少,运行费用低等特点。用干粉状吸收剂的管道喷射技术,还可兼备脱氮效果。脱硫脱氮后无废水产生,不论湿喷还是干喷,其产生的固体废物均可利用,不会产生二次污染。

2实验


2.1高活性吸收剂制备
高活性吸收剂的制备在消化器中进行,将熟石灰、活性物质和粉ú灰加水在一定条件下消化。为寻求可用于同时脱SO2和Nox的高活性吸收剂的最佳制备条件,选择正交实验确定影响制备的主要因素。
实验控制因素及其变化范Χ如下:
配比:消石灰:粉ú灰=13,16,19
消化温度:40℃,60℃,90℃
消化时间:3h,6h,9h
反应温度:50℃,60℃,90℃
吸收剂含湿量:30%,50%,70%
添加剂种类:MgO,CaCl2,NaOH等
粉ú灰类型:姚孟灰,邢台灰,保定灰
对上述所列的7个影响因素,在各自的变化范Χ内均设3个水平,按L18(2×37)正交表安排实验。称取不同配比的粉ú灰和Ca(OH)2共20g,装入烧杯,加入添加剂,所加添加剂的量为NaOH为3.2%,CaCl2为5%,MgO为5%。在恒温加热器内,在一定温度下,搅拌一定时间。消化后的样品经真空抽滤后,放置于烘干箱内,烘干至恒重。制得18种吸收剂,供实验研究。
2.2同时脱硫脱氮实验装置及流程
根据实验要求,设计安装了一套实验装置,实验流程如图1所示。


2.3同时脱硫脱氮实验
固定床方式采用一玻璃管状反应器,将2g吸收剂均匀分散于反应器内的1g玻璃纤维丝上,以增加接触反应面并使气流分布均匀,防止气沟流出现。实验时模拟烟气通过该反应器。流程:先将反应器旁·,模拟烟气的几种气体进入缓冲瓶充分混合,加热模拟烟气,并调节各气瓶阀门和流量计的开度,使气流及各组分基本稳定。然后,接入吸收器,同时测定气流中SO2和Nox的浓度变化。反应结束后,将反应器旁·,再次校核SO2和Nox的初始浓度。ÿ次实验都可得到一条反应器出口烟气浓度随时间变化曲线,即脱硫脱氮曲线。
管道喷射方式实验在模拟台上进行。
2.4分析测试方法
(1)模拟烟气流量:用浮子流量计测量;
(2)SO2、Nox浓度:用MRU95/3CD烟气分析仪测定;
(3)粉ú灰的主要化学成分:采用化学分析方法测定。
2.5粉ú灰的化学成分
按照ú灰成分分析方法,对ú灰中几种主要成分分析结果见表1。


3结果与讨论

3.1同时脱硫脱氮的吸附理论
由于吸附过程能有效捕集浓度较低的有害物质,在环境工程方面的应用越来越广泛。对各种气体(或蒸气)在固体表面的吸附研究表明,吸附只在吸附剂表面发生。这是由于固体表面存在着剩余的吸引力引起的。根据吸附剂和吸附质之间发生吸附作用力的性质,通常将吸附分为物理吸附和化学吸附。Langmuri根据分子运动理论导出了单分子层吸附理论,吸附等温式为


式中x为被吸附的吸附质的量;m为吸附剂的量;Vm为全部固体表面盖满一个单分子层所吸附
 

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