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脱硫工艺中气体高温度作业的作用有哪些?

发布日期:2019-02-18 14:11点击:

  脱硫剂质量增加率与NO影响因子为典型的TGA实验曲线图,反应温度为400℃,烟气条件为7.143gm-3SO2,0.536gm-3NO和71.429gm-3O2。脱硫反应起始点的脱硫剂质量为m0,脱硫反应开始10min内脱硫剂的质量增加速率达到较大,随后脱硫剂的质量增加速率下降,反应至20min后质量增加率明显减缓,直至60min后反应终止,此时的质量为m∞。

  典型的TGA实验曲线用脱硫剂质量增加率和NO影响因子来分析NO对脱硫反应的影响。脱硫剂的质量增加率为=(m∞-m0)/m0×100%,(1)式中代0min内脱硫剂经过脱硫反应后的质量相对增加,反映了脱硫剂在反应过程中参与脱硫反应的程度及脱硫能力,的变化说明了NO对脱硫反应进行程度的影响。NO影响因子定义为=(-0)/0×100%.

  (2)式中:0为无NO存在时脱硫剂的质量增加率,为同一温度条件下NO存在时脱硫剂的质量增加率。为NO存在时脱硫剂质量增加率相对无NO时脱硫剂质量增加率的变化百分比,代表不同温度下NO对脱硫剂相对促进作用。NO影响因子越大,说明NO对脱硫反应的促进作用越明显。

  NO浓度和温度对脱硫反应的影响本文利用TGA对7.143gm-3SO2和71.429gm-3O2烟气条件下不同反应温度和NO浓度对脱硫反应的影响进行实验研究。脱硫剂质量增加率的实验结果如所示,NO影响因子随NO浓度和温度的变化如所示。如2所示,NO浓度变化影响脱硫反应。

  250~500℃时烟气中加入NO与O2后,脱硫剂质量增加率相对烟气中不含NO的脱硫剂质量增加率明显增大。在同一温度下,随模拟烟气中NO浓度升高而递增,表明NO对干法脱硫反应有促进作用。

  NO影响因子在NO浓度0.536~2.009gm-3范围内随NO浓度的提高而递增,当NO浓度进一步提高到2.009~3.348gm-3时,随之提高但递增速率减小。NO对脱硫反应的影响还受反应温度的影响。烟气中无NO时随温度的升高而增大;烟气中存在NO时随温度升高而递增,并不随反应温度的升高单调递增,而是存在NO促进脱硫反应的温度。如所示NO对脱硫反应的促进作用在300℃,温度越高NO对脱硫反应的促进作用越小。

  温度和NO浓度对脱硫反应的影响说明NO促进了脱硫反应的进行。不同温度下不同浓度NO对脱硫反应的促进效果的差别说明NO参与了干法脱硫反应,NO可能改变了脱硫反应的途径,从而导致脱硫反应机理发生了改变。

  脱硫产物FTIR分析本文采用FTIR对脱硫产物进行了成分分析。典型的脱硫产物FTIR分析如示。350℃,(SO2)=7.143gm-3时脱硫产物的FTIR分析反应温度为350℃,模拟烟气浓度为7.143gm-3SO2、7.143gm-3SO2+2.009gm-3NO+71.429gm-3O2两种。a中,当烟气中无NO存在时,脱硫产物主要为特征频率为900~950cm-1的CaSO3<6>;烟气中加入NO时产物中出现了特征频率为1075~1200cm-1的CaSO4,如b所示。

  实验结果表明NO的存在促进了CaSO4的生成,改善了脱硫产物的成分。其余实验条件下的FTIR分析结果与类似,FTIR分析还表明随着产物中硫化物(CaSO3和CaSO4)比例的提高,CaO的比例逐渐下降,NO存在使得脱硫剂的钙利用率得到了提高。对产物的FTIR分析未发现含氮化合物。

  脱硫产物SEM分析通过对脱硫产物的表面形态的SEM分析,可以观察脱硫剂在反应后的不同形态,分析其产物形成过程。是典型的脱硫产物扫描电镜照片,其中a与b分别是与7.143gm-3SO2、7.143gm-3SO2+2.009gm-3NO+71.429gm-3O2两种混合1气反应后的脱硫剂扫描电镜照片。

  350℃(SO2)=7.143gm-3时脱硫产物的SEM分析如a所示,与SO2反应后脱硫剂颗粒表面有少量大小约为1~3m向外类似蘑菇状突起的“毛刺”,而且还存在未反应的致密表面。烟气中加入NO后,脱硫产物的表面如b所示变得明显粗糙,不再有如a中的未反应表面,在脱硫剂表面生长出的突起小颗粒和小颗粒聚积数量增多,在空间上向外扩展,覆盖了脱硫剂表面。a和b中生成的小颗粒可能分别对应中的CaSO3与CaSO3/CaSO4。

  FTIR和SEM对脱硫剂的分析结果与TGA实验结果表明NO的存在能够促进脱硫反应的进行。

  无NO时的脱硫剂表面未反应致密表面在加入NO2后完全被产物小颗粒覆盖,说明NO的存在可能增多了CaO表面的活性位,使未反应致密表面变为活性表面;加入NO后增加了脱硫剂表面的小颗粒突起与聚集,同时生成了CaSO4,说明NO可能改变了干法脱硫反应的途径。两种因素的共同作用促进了脱硫反应的进行。

  利用TGA对250~500℃条件下NO影响干法脱硫反应开展了实验研究,结果表明:

  1)250~500℃时NO对干法脱硫反应有促进作用,此促进作用受温度和NO浓度的影响。脱硫剂的质量增加率随NO浓度和反应温度的升高而递增。同一反应温度下,NO影响因子随NO浓度的提高而递增,在2.009~3.348gm-3NO时达到较大;之后随温度的升高而增大,在300℃时达到较大,之后随着温度升高而递减,500℃时低。NO对脱硫反应的促进作用温度为300℃,浓度为2.009~3.348gm-3。

  2)脱硫产物的FTIR分析结果表明,烟气中仅含SO2时的脱硫产物主要为CaSO3,NO可能通过改变脱硫反应途径促进CaSO4的生成,改善了脱硫产物的品质。SEM分析结果显示NO可能增加了脱硫反应活性位。两种因素共同作用促进了干法脱硫反应的进行。FTIR和SEM分析结果与TGA实验结果一致。