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喷淋填料塔和鼓泡塔工艺对Fe2+、Mn2+湿法催化氧化烟气脱硫研究对比

更新时间:2009-03-28

我国是一个燃煤大国,在国内运行的中小型燃煤锅炉的数量很多,它们是我国二氧化硫大气污染的一个重要来源。二氧化硫大气污染导致的酸雨和酸沉降等已经影响到人类的健康生活[1]。“十三五”规划纲要里提出,全国地级以上城市建成区基本淘汰10蒸吨以下的燃煤锅炉,完成35蒸吨及以上燃煤锅炉脱硫脱硝除尘改造。在新的环境保护政策要求下,中小型燃煤锅炉烟气的环境治理迫在眉睫[2]。现在脱硫工艺日益成熟,研究探讨出一种适合中小型燃煤锅炉的脱硫工艺,可以减少二氧化硫的排放,保护环境。

1 研究内容及意义

1.1 研究内容

根据我国燃煤脱硫工艺的现状研究,结合中小型燃煤锅炉的特点,采用鼓泡塔和喷淋填料塔探索适合于中小型燃煤锅炉的脱硫工艺[3]。在实验室里利用小型的鼓泡塔和喷淋塔模型,采用Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫的方法,测定两种不同工艺的脱硫率、pH值,研究哪一种工艺更适合中小型燃煤锅炉的使用,并尝试研究在低pH值条件下的脱硫效率,探索减少脱硫废水和固体副产物产生的烟气脱硫工艺。

(1)研究喷淋填料塔结合Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫法,在使用c(Fe2+)=0.01 mol/L、c(Mn2+)=0.01 mol/L、c(Fe2++Mn2+)=0.01 mol/L+0.01 mol/L三种不同溶液作为吸收液的情况下,测定脱硫率、pH值,绘制图表,分析脱硫率和pH值的变化关系。

(2)研究鼓泡塔结合Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫法,使用c(Fe2+)=0.01 mol/L、c(Mn2+)=0.01 mol/L、c(Fe2++Mn2+)=0.01 mol/L+0.01 mol/L三种不同溶液作为吸收液,在pH=3.0的情况下,测定脱硫率、pH值,绘制图表,分析脱硫率和pH值的变化关系。

(3)研究鼓泡塔和喷淋填料塔哪个更适合中小型燃煤锅炉的使用,对比两种脱硫工艺的脱硫率和pH值的变化,选择脱硫效果更佳的脱硫工艺。

如图2所示,将滑动轴承内孔表面沿着圆周方向展开进行划分网格,圆周方向φ划分成m格,步长(每格宽度)为Δφ=2π/m;轴向方向λ划分成n格,步长为Δλ=2/n;用(i,j)表示每个节点位置,Pi,j表示该节点压力。

1.2 研究意义

2014年我国二氧化硫排放量达到2043万吨,其中中小型燃煤锅炉烟气排放是二氧化硫的主要来源。面对更严格的环境质量要求,必须使用高效的污染治理技术,找寻一种适合我国国情的高效脱硫工艺,可以减少二氧化硫的排放量,保护大气环境安全。另外,如果在低pH值的条件下,实现高脱硫率,能克服酸性介质的传质阻力,减少脱硫废水和固体副产物的产生,这就省掉了脱硫产物后续处理的环节,降低了工艺成本,让工艺变得更简单,特别适合用于中小型烟气脱硫系统[4]

2 实验

2.1 实验装置

模拟鼓泡塔和喷淋填料塔的脱硫装置,通气管道,空气泵,转子流量计,减压阀,SO2钢瓶,气体缓冲瓶,盘式曝气器,喷嘴,三通阀,抽气泵,喷淋泵,吸收液储存池,pH计。

实验的进气系统由空气泵、减压阀、压力表、转子流量计、气体缓冲瓶、通气管道、盘式曝气器组成。空气泵将空气泵进气体缓冲瓶,二氧化硫也从钢瓶里放出,进入缓冲瓶。在气体缓冲瓶前,要安装转子流量计控制空气和SO2的量[5]。空气与二氧化硫在缓冲瓶里混合均匀后,再送到吸收塔里,通过盘式曝气器,使气体均匀分散在吸收塔里。

4.2.3 加强新产品研发与技术创新,优化产品结构 紧密结合国际市场需求,转变中国甘薯出口贸易结构.在干甘薯、冷冻甘薯、鲜甘薯、甘薯淀粉、粉丝粉皮构成的进出口传统产品结构的基础上,改良现有产品,加强甘薯深加工与废弃物综合利用开发研究,开发新型健康型甘薯休闲食品,适当增加甘薯花青素、甘薯植物蛋白、甘薯膳食纤维、甘薯果胶等高科技深加工甘薯产品的出口创汇.通过优化产品结构,提高我国甘薯国际贸易收益水平.

鼓泡塔实验结果与喷淋填料塔的实验结果相似,都有较高的脱硫效率。但是,也有不同的地方。鼓泡塔的吸收液是以pH=3.0的初始条件开始实验的,在整个实验过程中,pH变化幅度不超过0.2,所以,我们可以认为鼓泡塔的吸收液pH是稳定的,不变化的。相比之下,喷淋填料塔实验当中的pH值逐渐降低的。实验时间为30 min,在这段时间里,喷淋填料塔吸收液的pH值逐渐降低,低至3左右。两种工艺的吸收液pH都是较低的, Fe2+、Mn2+

气体检测单元由两个串联的洗瓶组成,洗瓶里有SO2吸收液。该气体检测单元的检测方法,按照固定污染源排气中二氧化硫的测定-碘量法[6]的检测方法进行。

吸收系统由喷淋泵、三通阀、喷嘴、通气管道、转子流量计,吸收液储存池组成。喷淋泵将吸收液储存池里的吸收液泵进喷淋填料塔里,在吸收塔的顶部,有两个喷嘴,吸收液经过喷嘴的作用,喷淋到喷淋填料塔里。在喷淋泵与喷嘴中间,要连接一个转子流量计,用来控制吸收液的喷淋量。三通阀用以满足两个喷嘴和进液口的分布。

实验装置图见图1。

2.2 实验试剂

实验的试剂,根据固定污染源排气中二氧化硫的测定-碘量法的规定来使用,包括:氨基磺酸铵,硫酸铵,乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na),异丙醇,可溶性淀粉,碘化钾,碘,盐酸,硫酸亚铁,硫酸锰,浓硫酸。该实验SO2浓度的测定用碘量法。

吸收液:称取11.0 g的氨基磺酸铵,7.0 g的硫酸铵,溶于少量水中,加水至1000 ml,再加5 ml的稳定剂,摇匀,贮存于玻璃瓶中,放冰箱保存,有效期三个月。

与喷淋塔相比,鼓泡塔工艺有更高的液气比,将烟气直接通入液相脱硫剂本体,能更有效地利用烟气中过剩的氧将二氧化硫氧化,但是鼓泡塔的压损较大,排烟比较困难,目前绝大多数情况下仅用于中小型脱硫工艺。将鼓泡塔的实验数据制作成图3,可以清楚的看出脱硫效果,以及在低pH的条件下,脱硫效率有何变化。以下是鼓泡塔实验的数据分析。

进行鼓泡实验时封闭顶部的喷嘴,从底部进液,先进液,后通气,吸收液设有循环系统,吸收液在进入鼓泡塔前,用浓硫酸将pH值调至3.0。在鼓泡塔内,吸收液要高过盘式曝气器。烟气从鼓泡塔底部的盘式曝气器出来后,直接进入到吸收液中,形成气泡,在气泡表面完成吸收SO2的反应。吸收液高出盘式曝气器的高度,正好给了足够的反应时间。

  

图1 实验装置流程图

 

1、空气泵 2(13)、转子流量计 3、SO2钢瓶 4、减压阀 5、压力表 6、气体缓冲瓶 7、吸收塔 8、盘式爆气器

 

9、喷嘴 10、吸收液储存池 11、喷淋泵 12、抽气泵

碘贮备液c(1/2I2)=0.10 mol/L:称取40.0 g的碘化钾,12.7 g碘,加少量水溶解后,用水稀释至1000 ml,加三滴盐酸,贮于棕色瓶中,保存于暗处。

碘标准溶液c(1/2I2)=0.10 mol/L:吸取0.10 mol/L碘贮备液100.0 ml于1000 ml容量瓶中,用水稀释至标线,混匀,贮于棕色瓶中,放冰箱保存,有效期三个月。

(2)脱硫效率高达95%以上。

2.3 实验方法

模拟中小型燃煤锅炉的烟气排放,在实验室里,用空气和10%的标准SO2气体混合模拟烟气,然后通入鼓泡塔和喷淋填料塔中,通过测定脱硫率来对比鼓泡塔和喷淋填料塔的脱硫效率。实验所用的吸收剂分别是c(Fe2+)=0.01 mol/L、c(Mn2+)=0.01 mol/L、c(Fe2++Mn2+)=0.01 mol/L+0.01 mol/L的溶液。在鼓泡塔试验中,把吸收液的pH用浓硫酸调至3.0。

将喷淋填料塔的实验数据制作成图1,可以清楚的看出脱硫效果,以及在低pH的条件下,脱硫效率有何变化。

淀粉指示剂:称取0.20 g可溶性淀粉,加少量水调成糊状,慢慢倒入100 ml沸水中,继续煮沸至溶液澄清,冷却后贮存于细口瓶中,现配现用。

在气体检测系统中,采样时间为5 min,吸收量为300 ml/min。每开始一组新的试验,都要先测定初始的SO2浓度。

2.4 喷淋填料塔脱硫实验

在实验之前,不使用吸收液,直接从气体缓冲瓶里抽气,测定气体缓冲瓶里出来的烟气中SO2的浓度。之后分别用喷淋填料塔的喷淋工艺和鼓泡工艺去除二氧化硫,每5 min测定一次SO2的浓度,连续测定30分钟。每次测定的内容除了SO2的浓度,还要测定循环液中的pH值。使用的吸收剂分别是c(Fe2+)=0.01 mol/L、c(Mn2+)=0.01 mol/L、c(Fe2++Mn2+)=0.01 mol/L+0.01 mol/L的溶液。

实验测定结果见表1。

3 结果与分析

3.1 喷淋填料塔脱硫实验结果分析

实验室的吸收塔包含了鼓泡设备也包含喷淋设备。进行喷淋实验时,从顶部进水,由喷嘴喷淋吸收液进入喷淋填料塔,与从底部进气的烟气逆流接触反应。底部的进液口当做吸收液循环口使用,吸收液循环使用,保持吸收液进-出量平衡,吸收液在喷淋填料塔内部的积水高程要低过盘式曝气器。

从图1中可以得出以下结论:

(1)在喷淋填料塔的催化氧化脱硫的实验当中,pH逐渐降低,这是由于SO2被吸收到液相,同时被氧化成硫酸所导致的。

(2)由喷淋实验结果可以看出,Fe2+ 、Mn2+的催化氧化脱硫方法的脱硫率较高。总体而言,即使pH降至3以下,脱硫率仍能达到90%以上。所以,Fe2+ 、Mn2+的催化氧化脱硫是一种高效的脱硫方法,有深入研究并付诸工程实践的前景。

另外,为了减少建筑施工过程中混凝土的用量,可以采用大开间的剪力墙结构,并且可以在一定程度上减少墙肢数量,从而降低成本,增加建筑内部空间,更好地满足人们对建筑空间的需求。

 

1 两种工艺实验结果数据统计

  

工艺类型离子浓度因素时间/min051015202530喷淋填料塔脱硫c(Fe2+)0.01mol/Lc(Mn2+)0.01mol/Lc(Fe2+,Mn2+)0.01mol/LpH3.023.113.073.073.123.123.09C(SO2)mg/m3297278.9366.1349.0759.736466.13脱硫率(%)97.3497.7798.3597.9997.8597.77pH3.043.083.083.13.113.093.03C(SO2)mg/m32955117.33102.474.6766.1368.2770.4脱硫率(%)96.0396.5397.4797.7697.6997.62pH3.053.073.083.13.073.093.09C(SO2)mg/m33025147.2117.3398.1387.4785.3385.33脱硫率(%)95.1396.1296.7697.1197.1897.18鼓泡塔脱硫c(Fe2+)0.01mol/Lc(Mn2+)0.01mol/Lc(Fe2+,Mn2+)0.01mol/LpH3.023.113.073.073.123.123.09C(SO2)mg/m3297278.9366.1349.0759.736466.13脱硫率(%)97.3497.7798.3597.9997.8597.77pH3.043.083.083.13.113.093.03C(SO2)mg/m32955117.33102.474.6766.1368.2770.4脱硫率(%)96.0396.5397.4797.7697.6997.62pH3.053.073.083.13.073.093.09C(SO2)mg/m33025147.2117.3398.1387.4785.3385.33脱硫率(%)95.1396.1296.7697.1197.1897.18

  

图 2 喷淋填料塔3种离子随时间、pH变化及脱硫效率图

3.2 鼓泡塔脱硫实验结果分析

稳定剂:称取0.5 g乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na),溶于热水,待冷却后,加入50 ml异丙醇,用水稀释至500 ml,贮存于玻璃瓶或聚乙烯瓶中,放冰箱保存,有效期一年。

图中数据统计可以得出以下结论:

在生物教学中,针对于教材中的知识,教师大都只是针对教材内容进行理论的讲解,而并没有进行真实的教学演练,这不但不能激发学生的学习兴趣,而学生对于相关内容的理解也只是在一知半解的程度。尤其针对于一些急救知识的教学,教师更要给予重视,从而加强影响学生的学习态度。

(1)在鼓泡塔的液相催化氧化脱硫的实验当中,由于较高的气液比,pH变化幅度较小,不超过0.2。

增减翻译策略是常见的翻译技巧之一。然而,无论是增词还是减词,翻译范畴里强调的是,在不更改原文语义的基础上,为了更加符合目的语文本的语言系统规范,才可以考虑增词或减词。若减词使原文语义在译文中遭受缺损,不仅违背了忠实传达原文语义的翻译原则,对文学文本而言,还会降低文本欣赏的完整度,限制译文读者的联想空间。如:

到了今年年初,ofo的资金情况已经非常紧张,戴威转向了另外一个巨头——阿里。阿里同意戴威保持ofo独立并拥有ofo控制权的要求,但阿里的出价非常低。ofo高峰时期的融资估值高达30亿美金,后来,市场传闻滴滴也曾计划以20亿美元的估值收购ofo。但阿里的出价只有10亿美元。

出气系统由三通阀、通气管道、转子流量计、抽气泵、气体检测单元组成。出气口在吸收塔顶部,处理后的气体从出气口出来后,经过三通阀的分流,一部分气体被抽气泵抽到气体检测单元进行吸收检测,一部分气体被排到室外。抽气泵前要连接一个转子流量计,用来控制检测气体的量。

4~9月份,选择行间清耕、间作小麦、自然生草3个处理选树体大小相对一致的4株树,调查行间、株间、树冠上部、树冠下部的光照强度、温度、湿度;用TES照度计测定光照强度,用AR827温湿度仪测定空气温湿度;用风速测定仪测定瞬间风速,测定10株树树冠上下迎风面瞬间风速;测定苹果园行间和株间深度5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm的土层地温;取三个处理行间和株间深度20 cm的土壤,测量土壤含水量。

  

图3 鼓泡塔3种离子随时间、pH变化及脱硫效率图

湿法催化氧化脱硫法能在低pH的环境里进行,并能维持较高的脱硫效率,可用于脱硫系统。

3.3 结论

我国拥有燃煤锅炉约50万台,每年产生大量的SO2,为了防治大气污染,应该对燃煤锅炉烟气进行脱硫,让烟气达标排放。然而,目前我国还没有适合中小型燃煤锅炉烟气脱硫的工艺。为了找到适合的工艺,本研究对鼓泡塔工艺Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫方法进行了研究。采用筛选的方法,在众多设备和方法之中,选定鼓泡塔、喷淋塔和Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫法作为研究对象,通过实验,比较分析出具有可行性的工艺,得出了以下结论:

(1)Fe2+ 、Mn2+湿法催化氧化法可以简化工艺流程,是一种适用于中小型烟气脱硫系统的高效脱硫方法。

大肠杆菌是一类兼性厌氧菌,它适应性广,是一类与青贮饲料有关的腐败菌,他们主要分解青贮饲料中的蛋白质和氨基酸,使青贮饲料腐烂变质,从而导致青贮饲料的饲喂价值降低,但是它不耐酸,当pH降低至4. 4时,可以抑制大肠杆菌的繁殖。所以在青贮过程中酸性环境可以有效地抑制大肠杆菌的生长发育。本试验中,随着青贮发酵时间的延长,5种不同比例混合青贮过程中大肠杆菌的数量大体呈先增加后逐渐减少的趋势,直至最后检测不出大肠杆菌的数量。

所谓‘模式’,其实是数列,多为等差数列;如2,5,8,11,……;要求学生确定其中的规律,写出后续若干项.有的高年级题目要求学生写出定义该数列的公式.下面这道五年级题目出自加拿大西部与北部各省(包括卑诗省)协商制定的课程标准WNCP所授权使用的教科书《聚焦数学》:[10]

(2)鼓泡塔脱硫工艺在中小型燃煤锅炉烟气脱硫工艺中,是有可行性的。

为纪念这得之不易的“芜湖户口”,纵然移居合肥多年,也不愿将户口自芜湖迁出——这小小的城市户口,曾经搭进去一个父亲多少尊严?

(3)Fe2+、Mn2+湿法催化氧化脱硫法能在低pH的环境里进行,在恰当条件下,不论是填料塔还是鼓泡塔,均能维持脱硫效率达到90%以上,具有良好的应用前景。

参 考 文 献

[1] 张杨帆,李定龙,王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势[J].环境科学与管理,2006,31(4):124-128.

[2] 林 凯,武开华.湿法脱硫鼓泡塔工艺应用分析[J].环境科技,2009,22(4):41-43.

[3] 郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2010:349.

[4] 杨际.中小型燃煤炉脱硫技术研究[J].辽宁化工,2012,41(10):1107-1109.

[5] 张玉,周集体.过渡金属离子液相催化氧化烟气脱硫[J].现代化工,2002,22(1):15-19.

[6] HJ/T 56-2000 固定污染源排气中二氧化硫的测定-碘量法[S].

 
宋勇进,张新英,韦业川
《环保科技》 2018年第02期
《环保科技》2018年第02期文献

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