海水烟气脱硫及其动力学研究
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摘要
海水烟气脱硫工艺利用海水吸收烟气中的SO_2,具有技术成熟、工艺简单、投资省、运行方便等特点,是其它脱硫工艺无法比拟的。海水烟气脱硫能有效控制燃煤电厂SO_2的排放,同时削减粉尘的排放量,对改善大气环境质量有着十分重要的意义。添加Ca(OH)2和白泥等碱性物质得到的增碱度海水可以进一步提高海水脱除烟气中SO_2的能力。
本论文首先对人工海水和天然海水脱除烟气中SO_2的过程进行了研究,考察了温度、SO_2浓度、气体流速和不同阳离子对人工和天然海水SO_2吸收率的影响。在此基础上考察了增碱度人工和天然海水中Ca(OH)2和白泥等碱性物质对脱硫率的影响,并进一步对人工海水、天然海水和增碱度天然海水吸收SO_2的动力学过程进行了研究。得到如下主要结论:
1.人工海水和天然海水对SO_2的吸收率均随温度升高、气体流速增大、SO_2浓度增大而下降的越快。
2. Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、Mn~(2+)四种阳离子对海水吸收SO_2有一定的影响,但影响不大。
3.碱性是影响人工和天然海水吸收SO_2的主要因素,添加Ca(OH)2和白泥后,增碱度人工和天然海水的pH值有所增加,对SO_2的吸收效果也明显提高。
4.人工海水、天然海水、增碱度天然海水吸收SO_2的反应均近似为一级反应。
5. 25～65℃范围内,人工海水、天然海水、增碱度天然海水吸收SO_2的初始速率r0几乎不受温度的影响。
The seawater desulphurization is a technic to absorb SO_2 in flue gas using seawater. Technically, it is mature, simple and convenient to run, and therefore incomparable with other desulphurization technics. It is efficient to control SO_2 emission in power plants, and to reduce dust emission at the same time, which plays an important role in improving the air quality. The addition of Ca(OH)2 and/or white slurry can increase the alkalinity of seawater, and hence improve the absorptivity of SO_2 in flue gas.
Desulphurization using artificial and natural seawater was investigated in this thesis. The effects of temperature, flow rate of the flue gas, the concentration of SO_2 and some cations on SO_2 absorptivity were studied first. On this basis, the effects of addition of Ca(OH)2 and white slurry on SO_2 absorptivity were further studied. And finally, the absorbing kinetics of SO_2 using artificial seawater, natural seawater and seawater with enhanced alkalinity were examined. The major results and conclusions are summarized as below:
1. The SO_2 absorptivity decreases with the increase of temperature, flow rate of flue gas and the concentration of SO_2.
2. Cations such as Ca~(~(2+)), Mg~(~(2+)), Fe~(~(2+)) and Mn~(~(2+)) have little effect on SO_2 absorptivity.
3. The alkalinity has significant effect on SO_2 absorptivity. The pH values of both artificial and natural seawater increased with the addition of Ca(OH)2 and/or white slurry, leading to enhanced SO_2 absorption, which increases with increasing the concentration of Ca(OH)2 and/or white slurry.
4. The absorption of SO_2 using either artificial, natural seawater or seawater with enhanced alkalinity obeys a first-order kinetics.
5. There is no effect of temperature on the initial reaction rate of the absorption of SO2 using artificial, natural seawater and seawater with enhanced alkalinity.
本论文首先对人工海水和天然海水脱除烟气中SO_2的过程进行了研究,考察了温度、SO_2浓度、气体流速和不同阳离子对人工和天然海水SO_2吸收率的影响。在此基础上考察了增碱度人工和天然海水中Ca(OH)2和白泥等碱性物质对脱硫率的影响,并进一步对人工海水、天然海水和增碱度天然海水吸收SO_2的动力学过程进行了研究。得到如下主要结论:
1.人工海水和天然海水对SO_2的吸收率均随温度升高、气体流速增大、SO_2浓度增大而下降的越快。
2. Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、Mn~(2+)四种阳离子对海水吸收SO_2有一定的影响,但影响不大。
3.碱性是影响人工和天然海水吸收SO_2的主要因素,添加Ca(OH)2和白泥后,增碱度人工和天然海水的pH值有所增加,对SO_2的吸收效果也明显提高。
4.人工海水、天然海水、增碱度天然海水吸收SO_2的反应均近似为一级反应。
5. 25～65℃范围内,人工海水、天然海水、增碱度天然海水吸收SO_2的初始速率r0几乎不受温度的影响。
The seawater desulphurization is a technic to absorb SO_2 in flue gas using seawater. Technically, it is mature, simple and convenient to run, and therefore incomparable with other desulphurization technics. It is efficient to control SO_2 emission in power plants, and to reduce dust emission at the same time, which plays an important role in improving the air quality. The addition of Ca(OH)2 and/or white slurry can increase the alkalinity of seawater, and hence improve the absorptivity of SO_2 in flue gas.
Desulphurization using artificial and natural seawater was investigated in this thesis. The effects of temperature, flow rate of the flue gas, the concentration of SO_2 and some cations on SO_2 absorptivity were studied first. On this basis, the effects of addition of Ca(OH)2 and white slurry on SO_2 absorptivity were further studied. And finally, the absorbing kinetics of SO_2 using artificial seawater, natural seawater and seawater with enhanced alkalinity were examined. The major results and conclusions are summarized as below:
1. The SO_2 absorptivity decreases with the increase of temperature, flow rate of flue gas and the concentration of SO_2.
2. Cations such as Ca~(~(2+)), Mg~(~(2+)), Fe~(~(2+)) and Mn~(~(2+)) have little effect on SO_2 absorptivity.
3. The alkalinity has significant effect on SO_2 absorptivity. The pH values of both artificial and natural seawater increased with the addition of Ca(OH)2 and/or white slurry, leading to enhanced SO_2 absorption, which increases with increasing the concentration of Ca(OH)2 and/or white slurry.
4. The absorption of SO_2 using either artificial, natural seawater or seawater with enhanced alkalinity obeys a first-order kinetics.
5. There is no effect of temperature on the initial reaction rate of the absorption of SO2 using artificial, natural seawater and seawater with enhanced alkalinity.
引文
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