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工程热物理学报 2023年第1期44卷 257-265页

作者：卿梦霞张鑫苏胜刘亮张巍赵斌向军长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

燃煤烟气中SO_(3)的生成与排放严重威胁着电厂的安全经济运行与大气环境,本文探究了K_(2)CO_(3)、Na_(2)CO_(3)与Ca(OH)_(2)三种碱基吸收剂对SO_(3)的脱除性能及速率控制机制。结果表明,吸收剂对SO_(3)脱除性能为K_(2)CO_(3)>Na_(2)CO_(... 详细信息

燃煤烟气中SO_(3)的生成与排放严重威胁着电厂的安全经济运行与大气环境,本文探究了K_(2)CO_(3)、Na_(2)CO_(3)与Ca(OH)_(2)三种碱基吸收剂对SO_(3)的脱除性能及速率控制机制。结果表明,吸收剂对SO_(3)脱除性能为K_(2)CO_(3)>Na_(2)CO_(3)>Ca(OH)_(2),温度与化学当量比的增加均有利于SO_(3)的脱除。随着SO_(3)脱除反应的进行,吸收剂表面形成的硫酸盐覆盖物会影响SO_(3)向未反应界面的扩散,导致反应速率下降。SO_(3)脱除反应速率受外扩散过程控制,但在Na_(2)CO_(3)与Ca(OH)_(2)脱除SO_(3)的反应后期,反应速率由外扩散与内扩散共同控制。

关键词：燃煤烟气 SO_(3)脱除碱基吸收剂外扩散

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碱基吸收剂脱除SO_(3)试验研究

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热力发电 2023年第5期52卷 122-126页

作者：宋玉宝谢新华何川宋友亚虢德军赵雪成马云龙方朝君西安热工研究院有限公司苏州分公司江苏苏州215153 华能湖南岳阳发电有限责任公司湖南岳阳414002

燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统在运行过程中,烟气中的NH3与SO_(3)在特定温度下生成液态硫酸氢铵(ABS),易在0~40%低负荷造成脱硝催化剂ABS失活和加剧空气预热器冷端换热元件ABS灰垢堵塞。碱粉喷射脱除SO_(3)是控制ABS的重要方... 详细信息

燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统在运行过程中,烟气中的NH3与SO_(3)在特定温度下生成液态硫酸氢铵(ABS),易在0~40%低负荷造成脱硝催化剂ABS失活和加剧空气预热器冷端换热元件ABS灰垢堵塞。碱粉喷射脱除SO_(3)是控制ABS的重要方法,但现有的格栅式多喷嘴装置存在喷射不均、SO_(3)脱除效率低等问题。研发了立式气固流态化混合分配装置,改善了烟道截面的粉体喷射均匀性。中试试验结果显示:SCR脱硝系统上游烟气中的SO_(3)脱除效率达到55.6%,催化剂ABS结露温度降低8.6℃,最低连续喷氨运行温度降低11.9℃,可拓展催化剂安全运行温度下限,并减轻对机组调峰负荷下限的制约;空气预热器上游SO_(3)脱除效率达到84.3%,ABS沉积影响系数降低86.9%,可延缓空气预热器冷端的ABS灰垢堵塞;烟囱SO_(3)排放浓度约为2.5~3.4 mg/m^(3),可消除蓝色烟羽。

关键词：燃煤机组 SO_(3) 碱基吸收剂气固流态化 CFD模拟中试试验

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碱基吸收剂喷射脱除燃煤烟气中SO3的实验研究

碱基吸收剂喷射脱除燃煤烟气中SO3的实验研究

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作者：刘勇浙江大学

学位级别：硕士

在绿色发展的方针指导下,燃煤电厂大气污染物排放受到严格控制,燃煤电厂相继加装选择性催化还原脱硝系统(SCR),在实现NOx高效脱除的同时,烟气中的SO3浓度升高。SO3不仅污染大气环境,而且给电厂运行造成严重危害,如形成硫酸氢铵使SCR催... 详细信息

在绿色发展的方针指导下,燃煤电厂大气污染物排放受到严格控制,燃煤电厂相继加装选择性催化还原脱硝系统(SCR),在实现NOx高效脱除的同时,烟气中的SO3浓度升高。SO3不仅污染大气环境,而且给电厂运行造成严重危害,如形成硫酸氢铵使SCR催化剂中毒和空预器堵塞等。对于高硫煤电厂,SO3引起的问题更加严重。燃煤烟气SO3的控制逐渐引起重视并成为研究的热点。目前燃煤电厂主要采用低低温电除尘器、湿式电除尘器和湿法脱硫塔等污染物脱除设备协同控制SO3。这些方法虽然能在一定程度上减少SO3的排放,但是无法减少硫酸氢铵的生成,为此本文提出在SCR系统前喷射碱基吸收剂脱除S03的方法,并开展了小试和中试实验研究。首先进行了碱基吸收剂的SO3吸收性能研究。比较了钙基吸收剂中的Ca(OH)2,镁基吸收剂中的Mg(OH)2,钠基吸收剂中的Na2CO3,这三种有代表性的碱基吸收剂的SO3吸收性能。发现300-400℃C范围内,对SO3的吸收性能:Na2CO3>Ca(OH)2≈Mg(OH)2。Na2CO3 的吸收性能优于 Ca(OH)2 和 Mg(OH)2 主要有两方面的原因。一方面是Na2CO3与SO3发生反应所需的活化能较小,相同温度下,气固界面反应速率更快。另一方面Na2CO3与SO3反应过程中不断释放出CO2,产物层为多孔结构,产物层的生长对气体扩散造成的阻力较小,有助于SO3扩散到未反应的吸收剂表面。而Ca(OH)2和Mg(OH)2与SO3反应后生成的产物较为致密,阻碍了 SO3向颗粒内表面扩散。同时研究了碱基吸收剂的SO2吸收性能。与Ca(OH)2和Mg(OH)2相比,Na2CO3对SO3的吸收效果明显大于SO2,可以减少SO2对吸收剂的消耗。其次针对优选的碱基吸收剂碳酸钠,研究了温度、SO3浓度、粒径、CO2浓度、水蒸气等关键参数对SO3吸收性能的影响规律。150-300℃范围内,温度升高,碳酸钠的SO3吸收量增大,300℃以上,吸收量对温度的变化不敏感,此时吸收量受到SO3扩散速率的限制。提高SO3浓度,SO3吸收量明显增大,SO3浓度提高至1200 ppm以上,吸收量仍可继续增大。减小碳酸钠粒径,SO3吸收量增大,平均粒径小于50 d时,继续减小粒径,吸收量不再明显增大。烟气中CO2的存在会降低碳酸钠的SO3吸收量,但是影响很小,这是由于烟气中的CO2会对产物中的CO2向主气流中扩散造成一定的阻力。300℃以下,烟气中加入水蒸气,SO3的吸收量明显增加,可能是水蒸气的存在促进了 SO3向H2SO4转变,使反应机制发生了改变;300℃以上,水蒸气对SO3的吸收性能影响较小。发现300℃以上,外扩散是SO3吸收速率的限制因素,这是由Na2CO3与SO3的高反应活性和烟气中SO3浓度较低所共同决定的。建立了 SO3吸收速率的外扩散控制模型,得到了 SO3传质系数。提出增大吸收剂在烟气中的数目浓度、提高吸收剂分散均匀性等强化SO3脱除的关键方法。最后建立了 Na2CPO3溶液喷射脱除SO3的中试实验平台,研究了碳酸钠粒径分布、Na2CO3:SO3摩尔比、停留时间、烟气温度和SO3浓度等操作参数对SO3脱除效率的影响规律。中试试验结果表明,烟温300℃以上,碳酸钠溶液喷射后迅速蒸干,粒径分布集中在2μm左右,10dm以下的颗粒在99%以上,减小了SO3扩散到颗粒表面的阻力,提高了吸收剂利用率和SO3脱除效率。SO3脱除效率随Na2CO3:SO3摩尔比、停留时间和SO3浓度的增大而增大,对温度的变化不敏感。Na2CO3:SO3摩尔比=4:1,停留时间3.66 s时,SO3脱除效率可达96.4%。建立了以主要操作参数为变量的碱基吸收剂喷射脱除SO3效率模型,与实验结果拟合程度较高,可用于指导工程应用。

关键词：三氧化硫碱基吸收剂碳酸钠燃煤烟气脱除效率模型

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碱基吸收剂脱除燃煤烟气SO3方法研究

碱基吸收剂脱除燃煤烟气SO3方法研究

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作者：钟毓秀华中科技大学

学位级别：硕士

燃煤锅炉中约有1%～2%的SO被氧化形成SO,SO浓度在烟气流经选择性催化还原脱硝(SCR)装置后升高近100%。SO不仅会导致SCR最低连续喷氨温度升高,还会造成烟道低温腐蚀及空预器堵塞等负面影响。碱基吸收剂喷射法作为脱除燃煤烟气SO的专项技... 详细信息

燃煤锅炉中约有1%～2%的SO被氧化形成SO,SO浓度在烟气流经选择性催化还原脱硝(SCR)装置后升高近100%。SO不仅会导致SCR最低连续喷氨温度升高,还会造成烟道低温腐蚀及空预器堵塞等负面影响。碱基吸收剂喷射法作为脱除燃煤烟气SO的专项技术,具有SO脱除效率高、灵活性强且能够有效预防空预器堵塞等优点,但碱基吸收剂对SO的脱除特性及脱除机理有待进一步完善。基于此,论文的主要研究内容如下:首先,研究常见碱基吸收剂对SO的脱除特性。结果表明,提高反应温度,增大吸收剂与SO当量比能促进吸收剂脱除SO。SO能与活性组分NaCO反应引入SO,SO会同SO反应以促进SO脱除。HO(g)增强了SO在天然碱表面的吸附稳定性,也能与SO反应形成HSO还原SO导致SO进一步脱除。不含SO条件下,O对天然碱脱除SO没有影响。含SO时,O会与SO竞争氧化SO和HSO,导致SO脱除效率降低。其次,以NaCO为主要活性组分采用混合法和浸渍法对吸收剂进行改性处理,研究复合吸收剂的SO脱除特性。结果表明,升高反应温度、增大NaCO用量及吸收剂与SO当量比会促进SO的脱除。复合吸收剂脱除SO稳定性高,多烟气组分下混合吸收剂与合成吸收剂脱除SO效率仅降低6.7%和4.4%。最后,选取某300 MW机组锅炉烟道物理结构,耦合NaCO脱除SO化学反应模型,分析影响吸收剂脱除SO的关键因素。结果表明,设置导流板、增大吸收剂用量及烟道内停留时间能促进SO脱除。燃煤电厂使用NaCO喷射脱除SO时,推荐使用的化学当量比为5:1,吸收剂在烟道内最优停留时间在3.1 s左右。

关键词：碱基吸收剂 SO3 燃煤烟气复合吸收剂数值模拟

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高温热解医疗垃圾酸性气化气吸收实验研究

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科学技术与工程 2016年第7期16卷 100-102,138页

作者：何丽娟袁致林朱超群庞赟佶杨彬陈义胜内蒙古科技大学包头014010

针对高温热解医疗垃圾产生含HCl有害尾气引起的环境问题,依据化合反应原理,提出钙基吸收高温气化气中HCl气体的吸收系统。通过自行搭建的实验台,测试了吸附剂CaO吸收高温气化气中HCl的效率。在定模拟气体体积比以及流量的实验条件下,讨... 详细信息

针对高温热解医疗垃圾产生含HCl有害尾气引起的环境问题,依据化合反应原理,提出钙基吸收高温气化气中HCl气体的吸收系统。通过自行搭建的实验台,测试了吸附剂CaO吸收高温气化气中HCl的效率。在定模拟气体体积比以及流量的实验条件下,讨论了CaO层数、CaO粒径、气化气温度、气化气水蒸气含量对CaO吸附剂脱氯性能的影响。实验结果表明,当CaO吸收剂层数为3层,CaO粒径为8mm,气化气温度为500℃,脱氯效率最高,可达98%;实验范围内,水蒸气含量越高越有利于HCl的吸收。新型脱氯吸收装置不仅可以高效吸收高温模拟气化气中HCl,而且结构简单,操作便利。

关键词：脱氯吸收装置高温汽化气碱基吸收剂 HCl脱除率传质特性

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燃煤烟气SO3的演化规律及脱除特性实验研究

燃煤烟气SO3的演化规律及脱除特性实验研究

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作者：张鑫长沙理工大学

学位级别：硕士

随着我国现代化进程加快,能源需求日益增大,煤炭依然处于我国能源结构类型的核心地位。燃煤电厂中已普及选择性催化还原脱硝技术(SCR),在实现氮氧化物超低排放的同时也带来了一些问题如SO3生成。燃煤烟气中NH3极易与活性极强的SO3形成... 详细信息

随着我国现代化进程加快,能源需求日益增大,煤炭依然处于我国能源结构类型的核心地位。燃煤电厂中已普及选择性催化还原脱硝技术(SCR),在实现氮氧化物超低排放的同时也带来了一些问题如SO3生成。燃煤烟气中NH3极易与活性极强的SO3形成硫酸氢铵(ABS)和硫酸铵(AS)造成空气预热器堵塞,危害燃煤电厂的安全经济运行。此外,SO3的生成与排放还会造成一系列危害。寻找高效经济的SO3脱除方法已成为目前国内外学者研究的重点。本文主要对不同条件下飞灰上ABS的生成、沉积和分解特性以及利用碱基吸收剂对SO3脱除进行研究,为燃煤电厂SO3有效防控提供理论支撑。在固定床反应器上模拟实际电厂中空预器的温度场系统,考察在不同SO3与NH3浓度、反应时间和反应温度条件下生成物的沉积速率和沉积温度,并记录ABS在飞灰上的沉积特性,探究了不同条件下飞灰上ABS的生成、沉积特性。飞灰对ABS存在捕集和吸附作用,ABS的生成速率和初始生成温度与SO3与NH3浓度增加呈正相关。ABS的初始沉积温度在202-290℃之间,最有可能发生在230-250℃之间。在不同反应条件下,高温段反应后高温状态和常温状态下均无明显现象,初始生成位生成物都随着浓度或反应时间减少而不断后移,在低温段中两种情况下白雾都比初始生成温度段明显,尾部低温段随着浓度或反应时间减少由小液珠变为少量小液珠甚至不明显,飞灰所呈现的性状也由结块逐渐变成部分颗粒状甚至无明显现象。基于ABS在飞灰上的生成与沉积特性研究,对ABS沉积后的飞灰样品进行实验表征。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射测试(XRD)和热重分析仪(TG)对沉积后飞灰样品的分解特性、化学特性和物理特性进行分析。沉积物的化学成分在不同反应条件下基本相同。SO3和NH3浓度的增加有利于ABS的沉积,NH3浓度的增加主要是促进ABS的沉积。反应时间和反应物浓度的增加均能促进ABS沉积和转化。实验主要产物为ABS,随着实验反应时间的增加ABS沉积量增加,其S含量也相应升高,ABS沉积将导致飞灰颗粒的积聚和粘附,并将与飞灰发生反应,转化为分解温度较高的各种铵盐和硫酸盐。与硫酸滴沉积后形成的硫酸盐相比,ABS转化形成的硫酸盐具有较低的相对分解温度。燃煤烟气中SO2与SO3会存在竞争关系,在固定床反应器上进行SO3选择性脱除实验,首先对钠基、钙基和镁基六种碱基吸收剂的SO3脱除性能进行比较。通过筛选试验得出吸收剂对SO3的选择性脱除效果从高到低顺序为:Na2CO3>NaHCO3>Mg(OH)2>MgO>Ca(OH)2>CaO。选出Na2CO3、Ca(OH)2和CaO三种吸收剂,研究反应温度、化学当量比、反应时间、H2O浓度及SO3初始浓度等因素对SO3脱除性能的影响。吸收剂煅烧预处理后会使吸收剂孔隙结构增多,有利于SO3进入吸收剂内部与其反应,能有效提高对SO3的吸收率。反应温度、化学当量比、反应时间和SO3初始浓度增加均能促进吸收剂对SO3的脱除,而在适当范围内提高H2O浓度有利于吸收剂对SO3的脱除,超过该范围则会降低SO3的脱除率。开展SO3脱除实验,构建SO3脱除气固反应模型。随着SO3脱除反应的进行,吸收剂表面形成的硫酸盐覆盖物会影响SO3向未反应界面的扩散,导致反应速率下降。在本实验条件下Na2CO3脱除SO3反应速率由外扩散主导,Ca(OH)2与CaO在脱除SO3的反应前期反应速率主要由外扩散主导,而在反应后期反应速率由外扩散与内扩散共同主导。

关键词：燃煤烟气 SO3 飞灰 ABS 碱基吸收剂

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