烟气中共存气态组份和细颗粒物对膜法捕集CO2的影响研究

摘要

燃煤电厂作为CO2主要排放源，其尾气中CO2的处理成为关注的热点。膜法相对于其他处理方式有其难以取代的优势，但同时因燃煤烟气中存在的细颗粒物以及共存气态组分会对膜组件稳定运行造成影响，所以了解这些影响因子的作用机理以使得膜法可以大规模运用是迫切需要解决的关键问题。
　　本文在模拟装置的基础上得到膜法捕集CO2的优化参数，之后进行热态试验。将燃煤锅炉作为颗粒物的发生源，采用蒸汽发生器调节烟气中水汽含量，综合多工况条件，采用在线气体分析仪、温湿度变送器、FESEM-EDX、ELPI等测控系统考察烟气中细颗粒物以及H2O、SO2等共存气态组分对膜法碳捕集的作用机理以及膜失效的原因。结果表明：膜吸收系统中，细颗粒物比水汽、SO2的影响程度都大，膜组件的效率下降最明显，特别是试验的最初时刻。细颗粒物随烟气通过膜组件时，部分颗粒物被膜截留，沉积于膜表面。湿法脱硫后产生的气溶胶对膜组件的影响机理与燃煤细颗粒物基本一致。降低这些因子影响程度的方法有：对于SO2，只需提高吸收液的浓度或者流量来首先将其吸收除去；对于水汽，只需在运行一段时间后作气体干燥反吹即可；虽然燃煤细颗粒和气溶胶的存在会对膜组件有不可逆的损坏，但是只要在湿法脱硫系统后部形成过饱和水汽环境，实际烟气通过后，其中所含的颗粒物对膜组件的影响程度不再十分明显，基本可以维持膜组件的稳定运行。
　　膜分离系统中因膜材料的限制性，只粗略地研究了该系统操作条件以及细颗粒、共存气态组分对膜材料和分离性能的影响。温度以及CO2含量的变化对分离效率影响不大，水汽和SO2协同作用时会使膜结构改变，一旦颗粒物附积于膜表面就很难被气体反吹，会使膜材料基本失效。