论文部分内容阅读
随着我国污染物排放法规日趋严格,燃煤电站普遍采用选择性催化还原(SCR)技术控制NOx排放,在实现NOx脱除的同时,也造成烟气中SO3浓度增加。SO3会造成空预器堵塞和催化剂失活,影响电站安全稳定运行,同时也破坏环境和危害人体健康。燃煤电站SO3控制技术逐渐成为研究热点,中温段碱液喷射可实现SO3的高效脱除,也是国外燃用高硫煤电站普遍采用的SO3控制技术。该技术的核心是碱液的雾化、蒸发及其与SO3的反应特性,目前尚缺乏系统研究。本文搭建了小型热态并流床试验台,开展钠基吸收剂碱液喷射脱除SO3的特性研究,以获得SO3脱除的关键工艺。SO3的稳定定量发生是开展SO3控制技术研究的前提,本文采用S02催化氧化的方式实现SO3的定量制备。SO3转化率受催化反应温度、SO2浓度和空速等影响,其中温度是影响催化效果的关键因素。485℃-505℃时转化率达到峰值,温度进一步升高会抑制反应正向进行,影响催化剂活性。SO2浓度对于转化率的影响较小,反应空速下降,则S02在催化剂层停留时间变长,促进氧化反应的进行。碱液液滴的粒径、均匀度和喷射范围直接影响SO3脱除效果,因此本文利用试验中所用双流体喷嘴探究碱液雾化性能。研究表明,雾化气量为3-6L/min时,雾化角度为19.80°-35.49°;提高雾化气量,气液比增大,雾化角逐渐减小;在烟气的束流作用下,可避免喷壁现象的发生。气压保持不变,通过气液比的变化下,可以实现雾化液滴粒径的调控。雾化气量3L/min,不同气液比SMD分布在700μm-3200μm之间;5L/min时,不同气液比SMD分布在12.35μμm-15.42μm之间;6L/min时,不同气液比SMD分布在11.26μm-13.67μm之间。在热态并流床试验台上,研究了吸收剂种类、工艺参数、操作条件对SO3脱除特性的影响。试验结果表明,随着雾化气量增加,气液比增大,液滴粒径减小,均匀度更好,吸收剂与SO3气体的反应接触面积增大,导致吸收效率明显提高。SO3浓度增加,SO3脱除率明显提升,摩尔比为1:1,SO3浓度从50mg/m3升高至150mg/m3,脱除率从31%提高至46%。随着摩尔比的提高,SO3脱除效率逐渐增加,但增长率呈下降趋势,摩尔比从3:1增至4:1,脱除率仅从67%提升至73%。反应时长小于四秒时,随着反应时间的延长,脱除率快速上升;大于四秒后,脱除率增长缓慢,因此有效停留时间应大于四秒。当温度低于250℃时,反应主要控制因素为化学反应速率,温度升高提高了化学反应速率,脱除率呈现快速增长趋势,250℃时,达到最高;继续提高温度,脱除效果变化不明显。吸收剂种类(碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠)也对SO3的脱除特性产生影响。相同工况和操作条件下,SO3的脱除效果从大到小依次为碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钠。碳酸氢钠高温分解,释放二氧化碳和H2O,形成多孔性碳酸钠,增加了吸收剂的比表面积,提高了吸收率;氢氧化钠碱性强,与SO3反应速率高,脱除效果好。烟气中的SO2和SO3存在竞争反应,影响SO3的吸收。三种吸收剂中,氢氧化钠的影响最为明显,碳酸氢钠和碳酸钠的影响较小。碱液先蒸干后反应的试验表明,碱液喷射脱除SO3过程中,气固反应占主体地位,气液反应可忽略不计。