脱硫液回喷炉内或淋煤注意的问题?

xufeifly

用废碱液做吸收剂,有时候需要再将吸收后液在回喷入炉内再燃.

经查硫酸盐还是很稳定,但说在还原气氛下,分解温度大大降低...具体有多大的影响没有注明.还请有相关经验的朋友指点一下.

另外一个问题是氯化钠分解后累积的问题,大家也是怎么控制的呢?

能源环保

<p><strong>核心提示：</strong>为了掌握煤与垃圾混合燃烧时，垃圾中的氯化物对燃煤污染物排放特性的影响规律，用热分析仪及烟气分析仪实验研究了添加NaCl前后煤的燃烧排放特性．实验结果表明，NaCl的存在延长了SO2在煤样中的停留时间，抑制了SO2的排放，有利于在煤燃烧过程中进行SO2的脱除．</p>
  <p><strong>关 键 字：</strong><a

href=\"http://www.enpinfo.com/search.php?searchtype=keywords&keywords=NaCl&search=1\"

target=\"_blank\" class=\"ztb2\">NaCl</a>
<a

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target=\"_blank\" class=\"ztb2\">污染物排放</a>
<a

href=\"http://www.enpinfo.com/search.php?searchtype=keywords&keywords=%D3%B0%CF%EC&search=1\"

target=\"_blank\" class=\"ztb2\">影响</a>
</p>  </div>
  
<p align=\"center\"><strong>Impact of Sodium Chloride on Coal Combustion Emissions</strong></p>
<p align=\"center\">Liu Yanhua,　Che Defu,　Hui Shi&prime;en,　Xu Tongmo</p>
<p>（Xi&prime;an　Jiaotong　University，　Xi&prime;an 　710049，　China）</p>
<p><strong>Abstract</strong>：　The effect of sodium chloride on the coal combustion emissions is investigated by using a thermogravimetric analyzer at different heating rates (10,20 and 30　degrees per minute） from room temperature to 1000 degrees centigrade.The experimental data can be used to better understand the role of chlorides when coal and solid wastes are combusted together in boilers. The experimental results show that sodium chloride can reduce sulfur dioxide emission in coal combustion process and enhance desulfurization.</p>
<p><strong>Keywords</strong>：　sodium chloride;sulfur dioxide;emission;coal combustion随着人们生活水平的提高，垃圾产出量日益增高，使得垃圾焚烧技术得到了广泛应用．但是，在垃圾焚烧技术发展的进程中出现了这样一些问题：硫和氯及其化合物对锅炉设备，特别是对过热器造成高温腐蚀；垃圾的成分和热值波动大，水分高，灰分多，造成燃烧不稳定；垃圾焚烧过程中产生的有害成分重新进入环境，造成二次污染．采用煤与垃圾混合焚烧，可以有效地解决单纯焚烧垃圾时的燃烧不稳定问题．为了能够使燃烧过程产生的污染物排放量降低到最低水平，研究垃圾中某些成分在与煤混烧时对污染物的生成、排放量的影响是非常必要的^［1～6］．</p>
<p>众所周知，无论燃煤还是垃圾，它们的化学组成都是非常复杂的，这些组分(尽管有时是微量的)在燃烧过程中的行为对燃烧污染物的最终排放有时会起到至关重要的作用．本文的目的是研究能否利用垃圾中所含有的氯化物(NaCl)降低煤与垃圾混合燃烧过程中污染物的生成量和排放量，结果令人满意．在实验结果的基础上，探讨了NaCl在燃烧过程中对煤的燃烧污染物排放特性的影响机理．本文所获得的结论对于发展垃圾与高硫煤的混合燃烧技术，解决城市垃圾堆放，减轻大气污染，减轻锅炉设备的腐蚀具有非常重要的意义．</p>
<p> </p>
<p><strong>1　实验装置和实验方法</strong></p>
<p>本实验采用北京光学仪器厂生产的LCT－2B型微量DTA－TG－DTG分析仪(配以LM14Y(t）型台式自动平衡记录仪)，它可以对微量试样同时进行差热分析、热重测量及热重微分测量．该仪器只需少量(几毫克～几十毫克)试样即可获得准确的DTA－TG－DTG数据，适用于研究物质的相变、分解、化合、脱水、吸附、解吸、熔化、凝固、升华、蒸发等现象及对物质作鉴别分析、组分分析、热参数测定及动力学参数测定等．升温速度分别取10、20、30　℃／min，流动气氛，所用气体为空气，通过保护管顶部接嘴输入，从保护管座出气嘴流出，即上进下出方式．同时，在出气口利用德国生产的气体分析仪(MSI Compact Analyzer)在线测量出气口的CO、SO₂和NO_x排放体积分数随温度的变化．样品质量取20 mg．为了防止参比物参与反应而影响烟气成分，炉内不放置参比物．掺入煤样中的NaCl质量分数分别为1.6％和3．2％(用w(NaCl)表示)．实验系统及设备如图1所示．所用煤样为铜川贫煤，其成分分析见表1（表中各量均用行业通用符号表示)．</p>
<p align=\"center\">表1　铜川贫煤成分分析（％）</p>
<center>
<table bordercolor=\"#000000\" cellspacing=\"1\" cellpadding=\"1\" width=\"100%\" border=\"1\">
    <tbody>
        <tr>
            <td align=\"center\">w（M_T）</td>
            <td align=\"center\">2．5</td>
            <td align=\"center\">w（Car）</td>
            <td align=\"center\">48．37</td>
        </tr>
        <tr>
            <td align=\"center\">w（Mad）</td>
            <td align=\"center\">0．8</td>
            <td align=\"center\">w（Har）</td>
            <td align=\"center\">2．86</td>
        </tr>
        <tr>
            <td align=\"center\">w（Aar）</td>
            <td align=\"center\">37．73</td>
            <td align=\"center\">w（Nar）</td>
            <td align=\"center\">0．86</td>
        </tr>
        <tr>
            <td align=\"center\">w（Vdef）</td>
            <td align=\"center\">23．92</td>
            <td align=\"center\">w（Oar）</td>
            <td align=\"center\">4．73</td>
        </tr>
        <tr>
            <td align=\"center\">w（St,ar）</td>
            <td align=\"center\">3．04</td>
            <td align=\"center\" colspan=\"2\">Qnet,ar／MJ^.kg^－1　18．06</td>
        </tr>
    </tbody>
</table>
</center>
<p align=\"center\"><img height=\"246\" alt=\"t43-1.gif (4543 bytes)\" width=\"312\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080616244.gif\" /></p>
<p align=\"center\">图1　实验系统及设备示意图</p>
<p><strong>2　实验结果与分析</strong></p>
<p><strong>2.1</strong>　NaCl对SO₂排放的影响</p>
<p>图2给出了在不同的升温速率条件下加入不同份额的NaCl后，&phi;（SO₂）（SO₂排放的体积分数)随温度变化的关系曲线．从图中可以看出：在可燃成分燃烧区段(400～700　℃），不同的加热速率条件下均有加入NaCl使得&phi;（S&Omicron;₂）降低的结果，且效果非常明显，这说明NaCl的存在抑制了煤燃烧过程中所生成的SO₂向环境的排放．其反应机理将在机理分析部分进行阐述．</p>
<p align=\"center\"><img height=\"706\" alt=\"t43-2.gif (13229 bytes)\" width=\"358\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080617604.gif\" /></p>
<p align=\"center\">图2　NaCl含量对SO₂排放的影响</p>
<p>随着NaCl加入量的增加，SO₂的排放量迅速下降．在实验条件下，当温升速率比较低时，NaCl加入量的多少对SO₂排放的影响极其明显．在高加热速率条件下，煤中NaCl的质量分数为1．6％时，其抑制SO₂排放的效果已经很明显．进一步加大NaCl的质量分数到3.2%时，抑制SO₂排放的效果增加不大．由此可以断定，存在着NaCl加入量的最佳值．在燃料燃尽区段，当温升速率比较低时，SO₂排放在达到低点后又有回升趋势．可以认为，NaCl所固定的SO₂成分在高温条件下有相当部分又重新进入环境，出现SO₂排放曲线的双峰现象．这一双峰趋势在低加热速率条件下极其明显，但在升温速率为30　℃／min时，这种趋势并不明显．双峰现象说明，NaCl只能延长SO₂在煤样中的停留时间，真正脱除煤燃烧过程中产生的SO₂，还需靠加入SO₂吸收剂来实现．</p>
<p><strong>2.2</strong>　NaCl对NO_x排放的影响</p>
<p>图3给出升温速率为10　℃／min、20　℃／min和30　℃／min时，NaCl的加放与否及加放量大小对NO_x排放的影响曲线．可以看出，加入NaCl后对NO_x的排放影响不大．</p>
<p align=\"center\"><img height=\"564\" alt=\"t44-1.gif (11709 bytes)\" width=\"278\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080618392.gif\" /></p>
<p align=\"center\">图3　NaCl对NO_x排放的影响</p>
<p><strong>2.3</strong>　NaCl对CO排放的影响</p>
<p>图4给出升温速率为30　℃／min条件下，NaCl加入量对CO排放的影响曲线．由图中可以看出，NaCl对煤燃烧过程中CO的排放影响很小．另外，在升温速率为10 ℃／min和20　℃／min条件下的曲线与此有相似的结果，由于篇幅的关系，这里没有列出．</p>
<p align=\"center\"><img height=\"174\" alt=\"t44-2.gif (3467 bytes)\" width=\"288\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080620996.gif\" /></p>
<p align=\"center\">图4　NaCl含量对CO排放的影响</p>
<p><strong>2.4</strong>　NaCl对结渣程度的影响</p>
<p>加入NaCl后，燃烧后的煤灰粘结程度明显提高，但在实验范围内，灰样仍很容易从坩锅中倒出，并可轻轻地用手压碎．</p>
<p><strong>2.5</strong>　NaCl对HCl气体生成的影响</p>
<p>NaCl是比较稳定的盐之一，由于实验温度均低于1 000 ℃，因此NaCl成分很稳定，不会发生分解．高温可能造成NaCl挥发，但燃烧后的灰样粘结程度明显提高，说明大部分的NaCl仍保留在灰中．因此，无机盐NaCl在实验条件下不参与HCl等腐蚀性气体的生成反应．在实际垃圾燃烧过程中，HCl等腐蚀性气体的生成主要是由于垃圾中含有有机氯成分．有机氯的化学键强度相对比较弱，在其他可燃成分燃烧的过程中就会释放出Cl，随后转化为Cl₂和HCl等有害气体，造成燃烧设备的腐蚀等问题．</p>
<p><strong>3　机理分析</strong></p>
<p>图5给出了煤颗粒内部孔隙结构的示意图．</p>
<p align=\"center\"><img height=\"204\" alt=\"t44-3.gif (12536 bytes)\" width=\"336\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080620134.gif\" /></p>
<p align=\"center\">图5　煤孔隙结构示意图</p>
<p>由于NaCl具有极强的吸湿特性^［3］，与煤混合后，很快吸收周围水分，在煤颗粒之间形成NaCl水溶液，并逐渐渗透到煤的微观孔隙之中，进而改变煤燃烧过程中SO₂的排放特性．其作用原理可以分为以下3个方面．</p>
<p>（1）提高了钙吸收剂的活性．煤灰分中含有能够吸收SO₂的成分，如CaO等．当有水分存在时，CaO能够发生如下反应</p>
<p align=\"center\">CaO＋H₂O&rarr;Ca(OH)₂（1）</p>
<p align=\"center\">Ca（OH)₂&rarr;Ca^2＋＋2（OH)^－（2）</p>
<p>溶于水中的SO₂可形成SO^2－₃，与Ca^2＋进入离子反应过程生成亚硫酸盐，其反应速率要比气固两相的界面反应高得多．反应方程如下</p>
<p align=\"center\">Ca^2＋＋SO^2－₃&rarr;CaSO₃（3）</p>
<p>实际上，煤中的钙成分主要以方解石和白云石的形式存在，温度达到700～800　℃以上后，发生如下分解过程，生成CaO</p>
<p align=\"center\">CaCO₃&rarr;CaO＋CO₂（4）</p>
<p align=\"center\">CaCO₃^.MgCO₃&rarr;CaO＋MgO＋2CO₂（5）</p>
<p>由于本煤样的燃烧温度低于该温度范围，因此煤中所含的CaCO₃等成分在此温度范围内不可能发生以上式(2)和式(5)的反应过程，但碳酸盐可以溶入煤孔隙内的水分之中，形成Ca^2＋，参与式(3)的反应过程，从而降低该温度范围条件下SO₂的排放体积分数及排放量．从水分增强钙基活性的观点来看，可以认为：由于NaCl的存在提高了煤的吸潮特性，脱硫反应可在更湿润的表面条件下进行，而&ldquo;液相&rdquo;条件一般总是更有利于反应的进行，从而改善了煤中存在的钙基脱硫剂对SO₂的吸收特性，使其对SO₂的捕获能力大大提高．</p>
<p>（2）使水分蒸发更加困难．渗透到煤孔隙中的水分，由于其中含有NaCl成分，使其物理参数发生改变，如粘度和表面张力都增大，溶液的沸点提高，因此水分的挥发变得更加困难．又由于SO₂开始大量生成的温度(约400 ℃）不高，造成当SO₂已经大量生成之时，水分仍保留在煤粉颗粒及其孔隙之间，当SO₂经过这种水溶液后很快就被吸收，使在此温度范围内的SO₂排放体积分数及排放总量明显下降．水分的存在不仅延长了SO₂在煤的孔隙结构之中的停留时间，而且溶于水中的SO₂将生成SO^2－₃，当与Ca^2＋相遇后生成CaSO₃，使SO₂的排放体积分数降低．</p>
<p>（3）使煤在燃烧过程中形成的孔隙量增加．　NaCl具有爆孔的作用^［4］，会增加煤颗粒的孔洞，从而增加内孔面积，同时生成一种热稳定化合物，延缓并阻止CaSO₄的分解，并使SO₂有更多机会与未反应的CaO继续作用，从而促进和强化了灰分的自身脱硫反应．另外，孔隙的增加延长了SO₂的溢出时间，使SO₂有更多机会与所流经的孔隙中的其他物质发生物理吸附与化学吸收，使SO₂的排放进一步降低．</p>
<p>由于以上3点原因，使得在煤中加入NaCl后，在主要燃烧阶段(400 ℃～700　℃），SO₂的排放量明显降低．</p>
<p>随着温度的升高，水分逐渐蒸发逸出，进入气相空间，氧分子或氧原子有机会到达固相表面．在有氧存在的条件下，CaSO₃发生异相反应生成CaSO₄．高温条件下气-固相之间的脱硫过程将占主导地位，该过程包括SO₂气体在颗粒空隙内扩散、通过产物层达到CaO晶粒表面、与CaO发生反应生成硫酸盐等几个步骤．实验证明，颗粒的孔隙结构是影响含硫气体扩散这个控制性步骤的重要因素，改善颗粒的孔隙分布是提高脱硫效率的关键问题之一．NaCl不仅改变了煤的孔隙结构，还改变了煤燃烧过程中孔隙的演变规律，使得在燃烧过程中，煤或煤灰的孔径通畅，比表面积增大，抑制了由于CaSO₄的生成所造成的孔隙封闭现象的发生，为煤灰中钙成分对SO₂的吸收提供了更有利的条件，使得SO₂的总排放量下降．其反应式如下</p>
<p align=\"center\"><img height=\"37\" alt=\"gs4501.gif (673 bytes)\" width=\"166\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080621775.gif\" />（6）</p>
<p><img height=\"33\" alt=\"gs4502.gif (707 bytes)\" width=\"176\" src=\"http://www.enpinfo.com/Boiler/uploadfile/200707/20070730080622380.gif\" />（7）</p>
<p>随着炉内温度的升高，由物理吸附而吸收的SO₂会发生脱附而重新进入大气环境，使得SO₂的排放又有回升趋势，出现实验曲线的双峰现象，但第二个峰值较第一个峰值低很多．</p>
<p>总之，NaCl可以抑制SO₂的排放，降低其排放量与生成速度，改善炉内喷钙脱硫的效果．发展城市垃圾与煤的混合燃烧技术，利用垃圾中的NaCl成分降低高硫煤燃烧过程中SO₂的排放，可以收到解决城市垃圾堆放和控制燃料燃烧过程中有害气体排放的双重效果.</p>
<p><strong>4　结　论</strong></p>
<p>（1）煤中加入NaCl成分可以降低700 ℃以下燃烧过程中的SO₂排放．</p>
<p>（2）NaCl降低SO₂排放体积分数的原因，是NaCl能够促进煤灰对SO₂的物理吸附和化学吸收，但其中物理吸附部分随着温度的增加又会重新进入大气环境，出现SO₂排放体积分数曲线的双峰现象．</p>
<p>（3）加入NaCl后，燃烧后的煤灰的粘结程度提高，但在实验范围内(模拟垃圾中的含量)其粘结程度仍然很低．</p>
<p>（4）无机盐NaCl在煤的燃烧过程中不会生成HCl等腐蚀性气体．实际垃圾燃烧过程中腐蚀性气体的生成，主要是由于垃圾中存在有机氯，其化学键强度较弱，在燃料燃烧的过程中就会释放出来．</p>
<p align=\"right\">(编辑　葛赵青　王焕雪)</p>
<p>基金项目： 国家重点基础研究规划项目(G1999022210)；西安交通大学科学研究基金资助项目．</p>
<p>作者简介： 刘艳华，女，1963年5月生，能源与动力工程学院建筑环境与设备工程系，副教授．</p>
<p>刘艳华（西安交通大学，　710049，　西安）</p>
<p>车得福（西安交通大学，　710049，　西安）</p>
<p>惠世恩（西安交通大学，　710049，　西安）</p>
<p>徐通模（西安交通大学，　710049，　西安）</p>
<p><strong>参考文献</strong>：</p>
<p>［1］　Desroches-Ducarne E, Marty E,Martin G, et al.Co-combustion of coal and municipal solid waste in a circulating fluidized bed ［J］．Fuel, 1998,77(12):1　311～1　315．</p>
<p>［2］　Gullett B K， Raghunathan K, Dunn J E. Effect of cofiring high-sulfur coal with municipal waste on formation of polychlorinated dibenzodioxin and polychlorinated dibenzofuran ［J］．Environmental Engineering Science, 1998,5（1）：59～70．</p>
<p>［3］　张　军，汉春利，刘坤磊，等．煤中碱金属及其在燃烧中的行为［J］．热能动力工程，1999，14（2）：83～85．</p>
<p>［4］　张　力，崔严鹏，冉景煜．水处理固体废物用作燃煤脱硫剂的可行性研究［J］．重庆环境科学，1999，21（3）：47～48．</p>
<p>［5］　Matsudata M, Takeda K, Miyatani T, et al.Simulta-neous chlorination and sulphation of calcined limestone ［J］．Chemical Engineering Science, 1996,51（11）：2　529～2　534．</p>