《麥草製漿黑液協同控制燃煤煙氣SO2和Hg機理研究》是依託中國礦業大學，由田立江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：麥草製漿黑液協同控制燃煤煙氣SO2和Hg機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田立江
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題以燃煤煙氣Hg排放標準做出明確規定為背景，以麥草製漿黑液為對象，研究製漿黑液協同控制煙氣SO2和Hg機理。利用傳統濕法脫硫設備和技術方法，結合製漿黑液與SO2和Hg的化學反應特徵，描述製漿黑液協同控制SO2和Hg動力學特性。通過製漿黑液促進Hg0轉化為Hg2+的研究及添加劑篩選實驗，有效提高製漿黑液協同控制總汞能力。重點研究製漿黑液成分對煙氣單質Hg去除行為的影響並建立協同控制動力學模型。利用模型預測製漿黑液對SO2和Hg協同控制效果，研究各操作條件下SO2和Hg協同控制能力，並逐步最佳化模型控制參數。針對反應後製漿黑液成分變化規律的研究，為製漿黑液的經濟型治理和資源化提供理論依據。通過製漿黑液協同控制SO2、Hg與煙氣狀況和操作條件之間的定量函式關係的構建，揭示製漿黑液協同控制反應機理和反應器特性，為燃煤鍋爐煙氣SO2和Hg的有效去除、反應器的最佳化設計和運行奠定理論基礎。
結題摘要
本研究利用黑液的強鹼性和複雜成分，基於小型鼓泡型反應器和中型多級水幕噴淋塔，協同控制煙氣SO2和Hg，並對麥草製漿黑液協同脫硫除汞相關機理進行分析探討。黑液煙氣脫硫最佳化方案：入口SO2濃度（A）=3500~4000mg/m3，循環L/G（B）=14L/m3，空塔氣速（C）=0.315m/s時，脫硫效率可達99.58%。脫硫單因素影響試驗確定經濟合理的L/G是14L/m3，空塔氣速是0.3m/s，SO2濃度為2000~3000mg/m3。結果表明：黑液中的NaOH、NaBr、NaCl、Na2SO4、木質素的濃度增加對除汞起促進作用。黑液中的Na2S、蔗糖、二甲基碸的濃度增加對煙氣脫汞起先抑制後促進作用。Na2CO3和葡萄糖酸鈉對煙氣除汞作用不大。以脫硫效率、除汞效率為指標，黑液稀釋倍數為5倍，黑液pH = 11.04，C(NaOH) = 0.4%(w.w)，C(木質素) = 1.2%(w.w)，通過正交試驗得出協同脫硫除汞最優方案：入口SO2濃度（A）=700~900mg/m3，入口Hg濃度=11~14µg/m3，循環L/G（B）=16L/m3，空塔氣速（C）=0.315m/s。在最優方案條件下運行，脫硫效率可達98.12%，除汞效率可達80.54%。隨著黑液循環時間的延長，黑液pH值、CODcr值下降迅速。黑液中氯化物、溴化物和硫酸鹽類物質對除汞均有影響，汞的去除效率和巨觀去除速率都隨著濃度的上升而有小幅提升。通過電化學相關理論和傳質分析，計算出化學熱力學標準平衡常數KΘ，推導並計算出了化學吸收增強因子β和化學反應速率常數k2，計算出了單純氧化劑參與反應過程的活化能Ea。結果表明，在有氧化劑參與下的吸收反應為快速反應，汞氧化過程的反應速率是由化學反應控制。黑液中無機物強化了化學反應進程，進一步加快了吸收反應速率。黑液有機成分濃度對除汞性能影響研究表明：二甲基亞碸（DMSO）對於Hg0的吸收以吸附為主，化學反應對於Hg0的去除效果影響不明顯，DMSO的濃度增加對於Hg0的去除效率無明顯影響，木質素磺酸鈉對Hg0去除效果有很明顯的影響。木質素磺酸鈉對汞的吸收為一種動力學控制，減少了溶液擴散對Hg0吸收過程的影響，有效的增強了黑液對Hg0的吸收能力。黑液中高濃度的木質素磺酸鈉除了擁有更大的吸附容量之外，還可以通過影響表面分子排布，增強黑液對Hg0的吸附穩定性。
