磁流化床脫硫特性的研究.pdf

1、隨著我國電力等工業(yè)的快速發(fā)展,SO<,2>等有害氣體的污染形勢相當嚴峻.開發(fā)新型、高效、低污染、低能耗、有自主產權的煙氣脫硫工藝已是當前的緊要任務.磁流化床集流態(tài)化與磁場兩種技術于一體,既保持了流體與鐵磁顆粒接觸充分、傳熱傳質效能高、流動阻力低的優(yōu)點,又通過磁場的作用抑制聚式流化,使氣泡湮滅,擴大散式流化的操作范圍,使床層壓降保持穩(wěn)定,從而克服了常規(guī)流態(tài)化的節(jié)涌、溝流、顆粒返混、氣泡等缺陷,而且能耗比較低,這使它在化工、環(huán)保、生化工程等

2、領域具有獨特的優(yōu)勢.為此本文開發(fā)了利用上述優(yōu)勢的磁流化床煙氣脫硫技術,該技術結合了過渡金屬離子多相催化、磁場流態(tài)化、石灰漿噴霧干燥脫硫工藝的原理,是一種很有前景的高效脫硫技術.本文建立了脫硫實驗裝置,研究了磁感應強度、鐵磁顆粒粒徑、煙氣、漿液流量比、煙氣SO<,2>初始濃度、煙氣表觀流速影響鐵磁顆粒床層脫硫效果的特性.實驗發(fā)現(xiàn),隨著磁場的增強,脫硫效率呈現(xiàn)增長的趨勢;減小鐵磁顆粒粒徑,脫硫效率的變化比較小;而當磁場強度、漿液流量和鈣硫比

3、不變時,煙氣流速提高,脫硫效率明顯降低;提高煙氣、漿液流量比,SO<,2>吸收效率降低.本文基于氣體吸收的雙膜理論和干燥理論,推導了鐵離子催化下脫硫效率計算模型.利用脫硫模型中的相關參數,線性回歸求出了有、無磁場條件下SO<,2>催化氧化的表觀活化能.計算表明,在實驗范圍內,隨著磁場的增強,表觀活化能降低,說明磁場能夠提高催化活性.在實驗數值與模型計算的基礎上,對磁場促進Fe多相催化的微觀機理進行了初步分析.從物質的微觀結構看,Fe離子

4、的外層軌道電子排布的不飽和性,是Fe具有催化和磁性的根本原因.磁場通過影響電子自旋磁矩,來影響電子能量狀態(tài),從而導致電子在O<,2>被Fe<'3+>吸附、Fe<'3+>與含S(Ⅳ)自由基的中間絡合反應的能量水平改變,宏觀表現(xiàn)為活化能的變化.綜上所述,磁場對脫硫反應的促進作用,一是在于它改善散式流態(tài)化工況,氣固接觸更加充分,并相應延長反應時間;二是磁場提高Fe離子的催化活性,使SO<,2>氧化反應的速率加快;同時Fe顆粒表面石灰及硫鹽化合