基于多元复合活性吸收剂的烟气CFB同时脱硫脱硝研究

摘要

本文查阅了大量烟气同时脱硫脱硝技术及其吸收剂研究的文献并进行了综述;以次氯酸钠和添加剂为基础原料制备了两种多元复合活性吸收剂SHC和SHF,通过逐级放大的方式,在固定床、小型流化床、烟气循环流化床以及工业化装置上分别进行了一系列半干法烟气同时脱硫脱硝实验研究,提出了一种利用烟气循环流化床(CFB)增湿活化过程向床体喷淋该吸收剂的半干法同时脱硫脱硝新工艺。通过脱除产物分析及同时脱除反应的热力学研究,探讨了多元复合活性吸收剂烟气CFB同时脱硫脱硝的机理。
　　 通过活性添加剂的筛选,以NaClO和添加剂A及A'为基础原料,制备了两种多元复合活性吸收剂SHC和SHF。扫描电镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、离子色谱(IC)和X-射线衍射(XRD)表征结果显示,多元复合活性吸收剂比表面积大、活性高。脱除实验表明,SHC和SHF可将烟气中难溶于水的NO快速氧化为高价态,从而实现SO2和Nox的高效同时脱除。
　　 通过固定床正交实验,确定了影响多元复合活性吸收剂脱硫脱硝的主要影响因素。在自制的小型流化床上进行了动态条件下多元复合活性吸收剂的同时脱硫脱硝实验,研究了多元复合活性吸收剂浓度、增湿水pH、Ca/(S+N)、入口温度等因素对脱除效率的影响。
　　 根据小型流化床的实验结果,在烟气循环流化床装置上进行了同时脱硫脱硝实验,考察了吸收剂浓度、组分配比,增湿水pH值、Ca/(S+N)、反应温度、烟气湿度、烟气含氧量等多种因素对同时脱硫脱硝效率的影响,确定了最佳工艺条件,在此条件下,SHC的同时脱硫和脱硝效率可分别达到96.5％和73.5%,SHF的同时脱硫和脱硝效率可分别达到96.1%和67.2%,且脱除效率数据精密度高,表明本文提出的半干法烟气同时脱硫脱硝运行稳定,具有较高的工业化应用价值。
　　 利用多种测试技术和化学分析方法对同时脱硫脱硝的反应产物进行了分析。结果表明,SHC为吸收剂时,SO2和Nox的主要脱除产物为硫酸钙和硝酸钙,其次为亚硫酸钙和亚硝酸钙;SHF为吸收剂时,脱硫和脱硝产物分别为硫酸钙和硝酸钙,表明其氧化能力高于SHC。由上述产物分析结果可以推断,增湿水中的多元复合活性吸收剂可首先快速将NO氧化为NO2,其后与SO2一起被Ca(OH)2吸收,实现了同时脱除。脱除反应的热力学研究也证实了这一结论。
　　 利用实验室开发的多元复合活性吸收剂,在河北某电厂200MW锅炉烟气循环流化床装置上进行了现场工业化试验研究。通过考察多元复合活性吸收剂浓度、增湿水pH值、吸收剂组分配比、Ca/(S+N)、近绝热饱和温度、循环倍率等因素对脱除效率的影响,确定了最佳工况条件,获:得了较高的同时脱除效率。工业化应用表明,本文开发的具有自主知识产权的新型烟气治理技术具有操作简便、低费用、低能耗及同时脱除烟气中多污染物的特点,经济、环境和社会效益显著,具有重要的应用前景。
　　 基于烟气CFB脱硫脱硝反应的各种工况条件,利用FLUENT计算软件对烟气CFB内流场和温度场进行了数值模拟,为工业化应用设计提供了依据。