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影响水泥窑干法脱硫效率的几点因素

2019-11-28

水泥窑干法脱硫反馈属于非催化气固反馈,本征反馈速度随温度枯燥递增。以接纳CaO作为脱硫剂为例,脱硫反馈除了在CaO颗粒表面产生反馈外,反馈气体还会在向CaO里面孔隙分散的过程中与孔隙内表面产生反馈。因为CaSO4的摩尔容积(46.0 cm3/mol)是反馈物CaO摩尔容积(16.9 cm3/mol)的2.72倍,随着反馈的进行CaO表面会渐渐形成产物层,产物层的发展会渐渐堵塞孔隙,使气态反馈物SO2分散至CaO未反馈表面的阻力急剧增大,从而紧张影响反馈继续进行。因此水泥干法脱硫反馈受到温度、CaO孔隙布局、其余气相组分分散、反馈时间等影响。

1)温度的影响

温度会同时影响反馈的3个紧张参数,即反馈速度常数K、孔隙分散率De和产物层分散率Dp,此三者均可写成以下的形式

H=H0 exp-E/RT

上式中H代表了反馈速度常数K、孔隙分散率De和产物层分散率Dp。因其符合Arrhenius定律均会随温度的升高而增加,因此CaO固硫服从应该也会随温度增加而进步。清华大学王爱军、侯波等研究了300~800℃的条件下CaO的固硫特性,表明脱硫剂钙行使率随温度枯燥上升,但并不符合Arrhenius定律所形貌的指数型增长。这表明脱硫反馈最终的进行程度并不取决于脱硫剂与SO2之间的化学反馈速度,而在很大程度上依附于SO2在脱硫剂颗粒外部以及里面孔隙中的分散速度和在反馈表面产物层中的分散速度。

2CaO孔隙布局的影响

随着脱硫反馈程度的增加,脱硫服从在很大程度上依附于SO2CaO颗粒里面孔隙及产物层中的分散速度。Rasmussen 行使固定床制备了不同孔布局CaO样品,表明CaO固硫服从随比表面积增加而增大,但在441~517℃当比表面积增加到一定值时固硫服从基本固定;在590℃时则不存在该现象。ShihLiMa的研究也表明CaO固硫服从会随比表面积的增大而增加。全体来讲,CaO的孔隙布局与固硫反馈速度有较大关系,但不同温度下该关系存在差异,主要受SO2的外分散阻力、孔隙里面的分散阻力以及产物层中分散阻力的综合影响。

干法脱硫.png

3)烟气CO2浓度的影响

因为现实烟气中CO2的浓度平时是SO2浓度的数百倍,在固硫反馈过程中CO2不但会迅速与CaO产生碳酸化反馈,其反馈产物CaCO3还会迅速阻塞脱硫剂里面孔隙而且在反馈表面形成CaCO3产物层,增加SO2分散至反馈表面的阻力。王爱军等[10]研究表明当烟气中CO2浓度为15%时,在350℃以上可以调查到明显的碳化现象,在500℃时碳化反馈迅速增加,使得CaO脱硫服从大大降低。侯波等研究发现,在300~750℃局限内CO2对脱硫剂的有用钙行使率有较大的影响,这种负面用途在450~650℃时阐扬得尤为明显。HuCorderoGalloway研究表明CaO硫化反馈产物孔隙率较低,使得CaOSO2反馈速度很低;同时,当CO2浓度到达20%时,CaO会优先与CO2反馈,阻碍脱硫反馈。

4)反馈时间的影响

对任何化学反馈而言,随着反馈时间的延伸,反馈程度慢慢加强,干法固硫反馈也不例外。Bortz干脆把干态钙基吸收剂喷入汽锅省煤器区(400~600℃),后果表明当Ca/S=1.5~2.0时,450℃SO2的去除率可达50%~70%,延伸停留时间可增加脱硫服从。

对于传统的水泥窑干法脱硫技术,反馈具有如下特色:温度偏低,主要反馈区域在C1~C2预热器,温度约为300~500℃CaO本身比表面积有限,平时为商用CaO或分解炉本身热生料,并无经过分外处理;CO2浓度偏高,水泥预热器内CO2体积浓度平时高达30%以上,对脱硫反馈产生显著影响;反馈时间短,因为脱硫反馈主要产生在C1~C2预热器上升烟道,其有用反馈时间平时不及1~2 s。基于以上缘故,水泥窑干法脱硫反馈服从平时偏低,因此仅适用于SO2初始排放浓度较低的水泥企业;当水泥企业SO2排放浓度较高时,传统的水泥窑干法脱硫技术往往无法到达脱硫目标。


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