煤浆法烟气脱硫添加剂的研究.docx

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1、青岛大学硕士学位论文煤浆法烟气脱硫添加剂的研究姓名：姜阳申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：孙文寿20090606摘要煤浆法烟气脱硫是以煤浆洗涤含二氧化硫的1气。二氧化硫溶于浆液形成亚硫酸，煤中黄铁矿与亚硫酸、氧气发生反应，亚硫酸被氧化为硫酸，从而实现烟气脱硫；反应过程中，煤中的黄铁矿硫也被转化为硫酸而浸出，故此法可同时降低煤系黄铁矿硫含量。反应产生的亚铁离子和铁离子又对二氧化硫的氧化反应起到了催化剂的作用。在脱硫工艺中，利用添加剂可提高脱硫剂的脱硫性能，提高烟气脱硫效率，降低脱硫系统投资与运行费。本研究以鼓泡反应器等为实验设备，以N2. O2和S02气体模拟烟气进行实验测定。考察添加剂

2、对煤浆法烟气脱硫率、pH以及黄铁矿浸出的影响。分别在高硫原煤浆液及煤泥浆液中添加A、B、C三种不同性质的物质作为添加剂，实验考察了其对烟气脱硫率和煤系黄铁矿浸出率的影响。随着脱硫反应的进行，脱硫率、浆液pH值不断降低，浆液铁浸出率逐渐升高。加入添加剂的浆液在实验结束时pH值比没有加入添加剂的浆液低，原因可能是由于添加剂提高了脱硫率，浆液中H+浓度增大所致。实验表明，添加剂A可以提高烟气脱硫率，但对pH及铁浸出率的影响不明显。添加剂B对烟气脱硫率的提高非常明显，在较低的添加浓度下，脱硫率仍保持在90%左右。添加剂B虽然可以提高铁浸出率，但提高幅度不大。添加剂C不仅能够提高烟气脱硫率，且能有效地提

3、高煤系黄铁矿浸出率，是一种较为合适的添加剂。添加剂在高硫原煤及煤泥浆液中的添加效果相差不大。结合实验结果，分析认为添加剂强化脱硫的机理是：添加剂在脱硫浆液中形成的离子本身具有催化作用，添加剂中的成分与煤中黄铁矿浸出的铁离子可能发生协同作用。关键词：烟气脱硫；煤浆；液相催化氧化：添加剂AbstractCoal slurry flue gas desulphurization (FGD) based on aqueous catalyzed oxidation,is a method which removes SO： from flue gas with coal slurry as scrub

4、bing medium. SO2transforms into H2sO3 after dissolving, and then H2sO3 is oxidized into H2sO4 throughthe reaction with coal pyrite and O：. And therefore SO2 is removed from flue gas. Coalpyrite sulfur can also be transformed into H2so4 and coal pyrite sulfur content is reduced.FjVFe ions, produced i

5、n the reaction, then served as catalyst in the aqueous catalyzedoxidation of SO：.In desulphurization process using chemical additive can enhance thedesulphurization performance, the SO2 removal efficiency and reduce the investment andthe expenditure of the desulphurization system. The additives for

6、coal slurry FGD processwere experimentally selected with a bubbling reactor, by using N2, O2 and SO2 tosimulate flue gas to inspect the influence of chemical additive to the SO： removalefficiency, changing of pH value as well as the leaching rate of coal pyrite.Three materials, A, B and C, as the ch

7、emical additives were tested to study theeffects in the high sulfur raw coal and the coal-slime slurry separately .The experimentsindicated that chemical additive A could enhance the SO2 removal efficiency, but it wasnot obviously effective to pH value and the leaching rate of coal pyrite. The effec

8、t ofadditive B was extremely obvious on the SO2 removal efficiency. Under lowerconcentration, the SO2 removal efficiency still maintained about 90%. But additive Bcould only slightly raise the iron leaching rate. Additive C could not only enhance theSO2 removal efficiency, but effectively raised the

9、 iron leaching rate. The enhancingmechanism of the three additives was analyzed.Key words: Flue gas desulphurization; coal slurry; aqueous catalyzedoxidation; additiveIII青岛大学硕士学位论文学位论文独创性声明本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上己属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。本人如

10、违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。论文作者签名:日期：t年。中学位论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，著名单位仍然为青岛大学。本学位论文属于:保密x在年解密后适用于本声明。（请在以上方框咿7）论文作者签名：/寺导师签名:不保密比/R期:乃寸年/月1日R期：d年/月rvH（本声明的版权归青岛大学所有，未经许可，任何单位及任何个人不得擅自使用）引言我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，燃煤占我国能源消费总量

11、的70%左右。随着我国经济的快速发展，能源的需求和消耗在逐年增加。虽然对能源质量要求越来越高，但从我国的国情来看，短期内煤炭在能源结构中的主导地位不会变。据2008年国民经济和社会发展统计公报，该年我国煤炭消费量达27.4亿吨。燃煤烟气排放的二氧化硫是造成我国大气污染的主要原因。二氧化硫不仅危害人体健康，影响植被的生长，而且在空气中氧化成硫酸，是造成酸雨的主要原因之一。酸雨导致土壤和水系的酸化，危害森林和农作物，腐蚀建筑物，给人类的生态环境造成灾难性后果。进入2000年以后，我国酸雨污染地区形势H益严重，酸雨面积和比例都逐年升高。2005年，我国二氧化硫排放量达到2549万吨，超出总量控制目标

12、30%。因此，采取有效措施控制二氧化硫排放已经刻不容缓。二氧化硫污染控制技术包括燃烧前、燃烧中、燃烧后脱硫。燃烧前脱硫有洗煤、微生物脱硫技术等；燃烧中脱硫有型煤固硫和炉内喷钙脱硫技术；燃烧后脱硫也就是烟气脱硫(Flue Gas Desulphurization, FGD),是目前最有效、应用最广泛的脱硫方式。烟气脱硫的方法众多，目前已有200多种。其中湿式石灰/石灰石烟气脱硫技术因脱硫率和脱硫剂利用率高、脱硫剂价廉易得、工程经验多、操作稳定可靠而成为目前最常用的方法可。但石灰/石灰石烟气脱硫工艺也存在亚硫酸半水化合物和石膏等的结垢问题。金属离子液相催化氧化法是利用元素周期表中过渡金属离子的催化

13、氧化作用，将SO2氧化成SCU3而实现烟气脱硫的。由于该法在脱硫过程中产生的是稀硫酸，理论上不消耗金属离子，不产生其他的固体废物，而且通过适宜的工艺可以得到有用的副产品，具有较高的研究价值。煤浆法烟气脱硫利用烟气中的SO2、。2与煤中的黄铁矿反应，因黄铁矿浸出而产生的Fe2+/Fe3+又对脱硫反应起催化作用。脱硫过程中，SO2被氧化成稀硫酸，不产生可以结垢的难溶物质。浆液中的SO4?一可以用来制取石膏、肥料等副产品，在脱硫的同时又降低了煤中黄铁矿硫含量，是一种一举两得的烟气脱硫方法。在脱硫工艺中，添加剂的利用得到广泛的重视。利用添加剂不仅可提高脱硫剂的脱硫性能，提高烟气脱硫效率，而且可以降低脱

14、硫系统投资与运行费。在煤浆法烟气脱硫系统中，利用合适的添加剂，可在提高烟气脱硫效率的同时提高煤系黄铁矿的浸出率。 青岛大学硕十学位论文第一章文献综述1.1 我国二氧化硫的污染状况我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，燃煤占我国能源消费总量的70%左右。2005年全国的能源消费量达到22.2亿吨标准煤，比2000年增长了 55.2%。2007年全国二氧化硫排放总量为2468万吨，超过总量控制目标（1800万吨）749万吨；比2000年（1995万吨）增加了约27%。电力工业燃煤锅炉二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放量近一半，预计到2010年将达到2/3以上。2004年，我国燃煤电厂烟气二氧化硫处理量

15、为156万吨，仅占总排放量的不到20%。能源消费的超常规增长和火电行业的快速发展是导致二氧化硫排放量增加的主要原因。而“十五”期间，火电行业的脱硫改造等重点工程项目进展不理想，计划要求削减105万吨二氧化硫的任务只完成约70%（41o表L1我国历年SO?排放总量（万t/a）年份1994199519961997199819992000排放总量1825194518972346209018581995年份2001200220032004200520062007排放总量1948192721592255254925892468研究表明，我国酸雨的化学特征是pH值低，硫酸根、钱根和钙离子浓度远远高于欧美国家，而硝酸根浓度则低于欧美，属典型的硫酸型酸雨。因此，控制二氧化硫排放总量是抑制我国酸雨污染的关键所在。我国的资源特点和经济发展水平决定了以煤为主的能源结构将长期存在。在今后相当长的时期内，煤炭仍将是中国的主要能源，生产量还将继续增长。煤燃烧产生的二氧