环境酸化是全球关注的焦点之一,其对人类的生存环境造成极大的危害。中国环境酸化的主要原因是二氧化硫的大量排放[1]。二氧化硫污染主要来源于低浓度二氧化硫烟气的大量排放,由于经济技术和环境管理等方面的原因,我国低浓度二氧化硫烟气脱硫技术十分落后,尚有待于突破[2]。石灰石/石灰湿式烟气脱硫技术因其投资较少,设备占地面积少,效果稳定,运行成本较低而应用*广。但是,该技术存在的结垢、堵塞、腐蚀、脱硫产物占地等问题制约了其更加广泛的应用[3]。研究开发一种适合中国国情的,能有效防硫工艺系统结垢、堵塞,提高脱硫剂利用率和降低运行成本的新型添加剂十分必要。本文作者针对上述问题,研制了一种新型添加剂。

1 实验仪器、装置

1.1 聚合实验装置

1.2 缓冲试验装置

缓冲性能研究通过酸式滴定来完成,试验装置主要由酸式滴定管和滴定管架构成。用phs25型数显酸度计监测ph值的变化。

1.3 烟气发生装置

二氧化硫气体与空气混合成0.5%的二氧化硫烟气。

1.4 烟气脱硫实验装置

烟气脱硫试验装置主要部件是自制的湍球塔(见图2)各主要部件的技术参数如下:除雾器丝网厚12mm;流速3m/s;循环泵0~6.0m3/h;下筛板开孔率50%,8mm;上筛板开孔率50%,10mm;湍球20mm,密度500kg/m3;空塔气体速度4m/s;筒体200mm。

2 制作高分子添加剂实验

在实验室利用某有机酸的酸单体和钠盐、钙盐单体进行聚合反应,采用过硫酸氨作为聚合反应的引发剂。实验结果如表1。

从表1可以看出,酸单体和钙盐单体的聚合物不溶于水或难溶于水,钠盐单体的聚合物溶解于水。选取溶解性好的聚合物作为添加剂,进行后续试验研究。

3 添加剂缓冲性能研究

添加剂溶液的缓冲性能对石灰湿式烟气脱硫有两个方面的作用:添加剂溶液的缓冲作用可以提供缓冲离子对,使二氧化硫的溶解能力增强,在水溶液中的溶解量增加,因而促进二氧化硫与石灰吸收剂的反应机会。添加剂溶液的缓冲作用可使石灰在水溶液中的溶解度增加,较长时间内保持溶液的ph值处于一定的范围内。一般情况下,为了提高脱硫吸收剂的利用率和防止结垢,石灰湿式脱硫吸收液的ph值应控制在4~6范围内,石灰石湿式脱硫吸收剂的ph值应控制在6~8范围内。本试验重点考察的吸收剂ph值缓冲范围是4~8。实验结果如图3、图4所示。

从图3、图4可以看出:

(1)1#和2#添加剂缓冲性能良好,相对水有较大的缓冲。

(2)添加剂浓度越大,缓冲性越强,缓冲性与添加剂浓度几乎成正比。

(3)60mg/l的添加剂溶液缓冲值接近空白实验缓冲值的2倍。

4 石灰湿式脱硫试验研究

石灰湿式脱硫试验在自制的烟气脱硫系统中进行,脱硫系统的主体设备是200的湍球塔。本研究参考前人的研究成果[4~6],选取液气比5.0,烟气流量q=160m3/h,液流量l=0.8m3/h。实验结果见图5、图6。

由图5、图6可以看出:

(1)ph值低于8时,脱硫效率开始急遽下降。

(2)加入添加剂后的脱硫曲线比较平缓,脱硫效率在ph值为8以下时下降幅度减小。

(3)添加剂在高ph值浆液中时某些浓度条件下脱硫效率比空白试验有所降低,降低幅度不大。添加剂在中ph值浆液时脱硫效率比空白试验高,效果明显,可知总脱硫效率上升。

(4)由于添加剂可使浆液的酸容量上升6%~18.75%,但是在脱硫试验中发现总脱硫效率没有下降,反而上升。显然,添加剂能够提高脱硫剂的利用率6%~18.75%以上。选取1#、2#添加剂脱硫的曲线30mg/l作比较,绘制曲线见图7。

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