(完整word版)干法烟气脱酸中消石灰反应率的研究(word文档良心出品)

1、垃圾焚烧尾气处理反应率的分析小组成员：裴东波、刘汇泽、苑香会邢德勒、曹鹏、赵宗杰1.试验背景国内外在干法去除垃圾焚烧尾气中的酸性气体H cl与SO2时，广泛使用消石灰作为吸收剂。燃煤电厂的尾气脱硫，由于干法系统相对简单，装机容量在30M W以下的也有相当 一部分采用了干法脱硫，此时一般也都用消石灰或石灰作为吸收剂。影响干法脱硫 （脱酸） 的效率与吸收剂消耗量的因素，除了脱硫（脱酸）系统的工艺流程与工艺参数外，作为吸 收剂的消石灰的粒径、比表面积这样的物理特性也是不可忽略的，但在这方面进行的研究工作还并不多。本研究采用了化学活性大致相同，但物理特性有较大差异的消石灰，直接利用垃圾焚烧厂的尾气，进

2、行了现场试验，测定了各种消石灰的反应率，分析研究了消石灰的 粒径，Blaine 比表面积及B E T比表面积与其反应率的相关性 ,探讨了造成消石灰反应率 低下的原因，有助于合理选择消石灰，减少其消耗量，提高脱硫效率。2试验方法2.1 试验装置现场试验在某垃圾焚烧厂进行。试验装置如图1所示。ahu«图1试验装置示重99在抽气泵白作用下，烟道里的尾气经反应管、吸收瓶、干燥瓶、流量调节阀、抽气泵、流量计后流出。反应管内放有石英滤纸，滤纸上堆积了约0.1mW的一层消石灰。为了使每个消石灰粒子都尽可能在相同的条件下反应，必须使反应管内的消石层薄且均匀。本试验采 用了粒子气相分散装置，将消石灰粒

3、子很好地分散，并使其在石英滤纸上形成均匀的薄层。试验时为了防止烟尘粒子混人消石灰内，在消石灰层上又放了 2层石英滤纸。试验时反应管内白尾气流速是10 cm/s ,尾气中的H Cl浓度约260 ppm,尾气温度195c一200c ,水分20 %。因垃圾中没有掺煤,SO2浓度较低,440ppm.本试验中，消石灰的反应率测定方法如下。试验结束后，取出石英滤纸，将消石灰连同石英滤纸在内投人纯水内，并加适量的稀硝酸将消石灰全部溶解。然后用离子计与离子色谱仪分别测定溶液中的Ca 2+和Cl -的浓度。因为在试验的尾气条件下，与H Cl相比,SO2的浓度较低，且SQ更难于与C a( O H ) 2发 生反应

4、，因此，溶液中的SO2-与SO2-浓度都很低，所以这里仅仅计算了 Hcl与消石灰的反 应率。计算公式如下。f = 4 0 a / (7 l b )( l )式中f :反应率；a :溶液中的Cl-浓度，mg/L ;b :溶液中的Csi+浓度，mg/L2.2 消石灰的物理性质试验中所用的消石灰，其CaO含量均大于72.5% ,在石灰的消化阶段，通过改变消化工 艺或添加微量化学药剂等方法，制得了具有不同比表面积与粒径的消石灰。 各种消石灰的粒 径、比表面积如表1所示果消石灰的粒径与比表面税平均粒径 (gm)Blaine 比表面积 (m看)BET 比表面积Ar工口1. U10.4B虫84.1521.5

5、C3.92.99DL54.0817.3E0.85.的22.9F7.94.0932.4C虫74.6139.9H19.41.7123,2表中的消石灰A是在垃圾焚烧厂中最常用的消石灰，其它各种则是增加了比表面积后的所谓高品质消石灰。表中的粒径用激光散射法测定。Blain e比表面积是用透气法测得的比表面积。除粒子的外表面外，它还反映了那些可以允许气流流动的微孔表面，但不包含那些不能形成气流通道的微孔表面。B E T比表面积是用氮气吸附法测得的，包含了氮气分子能够进人的所有微孔表面。3试验结果1.1 消石灰的反应率与反应时间每隔一定时间，将反应管从烟道中抽出，再测试消石灰的反应率.图2给出了一部分消石

6、灰的试验结果。如图2所示，消石灰的反应率是随时间的增加而增大的，但增大的速率却是在不断减少。在本文中，将反应时间4 0 m in时的反应率作为消石灰的最终反应率。从图中可见，消石灰在开始时反应较快，5 min时的反应率就几乎已达到最终反应率的一半以 上。在2 0 m in 后，反应率就几乎不再增加。图2 消石灰的反应率1.2 消石灰的粒径对反应率的影响各种消石灰的平均粒径与最终反应率的关系如图3所示63 2 1- 加 o o O0, 0平均粒径（um）图3消石灰的平均粒径与鼻纬反应率图3中可见，粒径最小的消石灰E的反应率最高，达到了 0.4。粒径最大的消石灰H消石灰C的粒的反应率最低，只有0.

7、07。但是其它几种消石灰并没有呈现出这种变化趋势。径尽管也很小，但是它的反应率却与H相同。用最小二乘法，对消石灰的粒径与最终反应率作线性回归，求得其相系数r =-0.3 5根据数理统计理论，侧定样本为8个时，若其相关系数I r I > 0.7,则两变t之间为显著相关(置信度95 % );因此，根据试3结果,消石灰的粒径与最终反应率的之间不存在明显的相关性。1.3 消石灰的Blaine比表面积对反应率的影晌消石灰的Blaine比表面积与最终反应率的关系如图 4所示。Blaim比表面积(a7g)图4清石灰的薛反康幸与BUM比屐面租消石灰的Blaine比表面积与反应率间的相关性明显较好。回归分

8、析的结果表明，两个变量的相关系数达到了 0.79 ,为显著相关。因此，可以认为两变量间存在着明显的相关性。1.4 消石灰的BET：匕面积对反应率的影响消石灰的BET比表面积与最终反应率的关系，消石灰G比表面积达到了 39.9 m 2/g ,但 反应率并不是很高。相反，BET比表面积不是很大的如 E和B,却有着更高反应率。回归分析 表明B E T比表面积与反应率的相关系数只有0.41，两者之间也不存在明显的相关性4 .影响消石灰反应率的原因分析一般人们多认为粒径越小，比表面积越大，消石灰的反应率就越高。注意在这里说的比 表面积通常都是指BET比表面积。但本研究的试验结果却不支持这些看法。有人测定

9、了由贝壳或石灰石烧成的石灰的脱硫率。两者的Ca o 含量基本相同。尽管由贝壳烧成的石灰其比表面积不到 l m 2 / g, 而用石灰石烧成的石灰比表面积在 15 m2 / g 以 上 , 两者相差非常悬殊, 但实际的脱硫效果却是前者好于后者 , 其原因是石灰中的徽孔孔径起到了很大的影响作用。在相关的试验中 , 由贝壳烧成的石灰中的徽孔孔径可达到 1.5微米，而用石灰石烧成的石灰中的微孔孔径只有0.04 0.05微米。CaO的摩尔体积为19.2g/m o l , 脱硫反应后CaSO4 的摩尔体积达到了45.9 g/m o l 。体积膨胀的结果使得石灰中孔径较小的微孔很快被堵塞, 气体无法进人石灰

10、内部去接触未反应的部分, 因而导致石灰的反应率较低。这一现象也通过电镜观察得到了证实。消石灰与HCl的反应，同CaO与SO的反应一样,两则均为气固反应,且都服从灰层扩 散控制1 。 Ca( O H ) 2的摩尔体积为33.O g/m o l, 与H Cl反应后CaCl2的摩尔体积为 51.2 g/mol, 因此也同样存在着微孔堵塞的问题。也就是说 , 虽然有的消石灰具有很大的BET 比表面积 , 但若微孔孔径较小, 对提高消石灰的反应率还是起不了什么作用 . 而 Blaine比表面积中由于没有包含那些不构成气流通道的表面, 因而能更好地反映消石灰的反应率。这一结论同样适用与消石灰与SO2 的反应。5 . 结论试验表明 ,B la in e 比表面积与消石灰的反应率有着很好的相关性。 B E T 比表面积与反应率相关性不好的原因，