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1、第3卷第1期热科学与技术Vol.3No.12004年3月JournalofThermalScienceandTechnologyMar.2004文章编号:167128097(2004)0120091204钙基吸收剂结构特性对脱除SO2的影响贾 力, 刘立平(1.北京交通大学机电学院,北京 100044;2.北京建筑工程学院,北京 100044)摘要:介绍了钙基吸收剂结构特性对脱除SO2的影响。认为在适宜的孔径范围内,具有高比表面积、高孔隙率且孔形类似盘状的小粒径吸收剂有较好的脱硫效果;同时,颗粒内孔隙之间的连接方式对脱硫效率也有一定影响;添加一定的辅助剂以及烧结对吸收剂的结构特性
2、有很大影响,使脱硫效率发生改变。关键词:孔隙结构特性;脱硫;比表面积;孔隙率中图分类号:TK124文献标识码:A[1]Borgwardt通过实验得出了以下的反应速率方0 引 言程:2n能源使用过程中的SO2污染排放问题已成为kd=2.65(S)(pSO)exp(-EöRT)2国民经济发展过程中必须解决的重大问题,多种式中:S为CaO的BET表面积;pSO为SO2的分2脱硫方法与方式也应运而生。干法脱硫技术具有压;n为反应级数;E为反应活化能。系统简单、投资省、运行费用低等优点,因而逐步可以看出,化学反应速率与CaO的比表面积引起人们的重视。的平方成正比。显然,CaO的比表面积将对
3、脱硫效钙基吸收剂脱硫是一个十分复杂的物理化学率产生重要的影响。过程。首先钙基吸收剂煅烧后生成高比表面积及孔隙率越高,可供与SO2反应的孔空间就越高孔隙率的氧化钙颗粒;其次,CaO与SO2反应生多,有利于脱硫反应的进行。王国金[2]通过研究成CaSO4,实现对烟气的脱硫。石灰石与SO2的反应,认为有效扩散系数与孔隙具有孔隙的CaO与SO2的气固反应中,CaO率成正比;随着化学反应进行,产物CaSO4不断填的孔隙分布特性将直接影响着硫化反应速率、脱充孔隙,发生孔堵塞现象,使孔隙率下降,转化率硫效果及钙利用率。由于CaSO4的摩尔体积远大降低。Ranade等[3]则认为有效扩散系数与孔
4、隙率于CaO的摩尔体积,产生的CaSO4会不断填充的平方成正比。CaO的孔隙,造成孔堵塞,在内部形成不可进入Simons等[4]通过研究认为,比表面积和孔隙孔;CaO的孔隙分布特性,如比表面积、孔隙率及率是决定SO2吸收和钙转化率的关键因素。对较孔径分布的特性,是判断CaO脱硫效果的一个重小颗粒来说,当反应时间较短,生成物的摩尔体积要依据。本文将对CaO结构及孔隙特性对脱硫效还较小时,内部比表面积是脱硫反应的控制因素;率的影响进行讨论。对于较大颗粒来说,当反应时间较长,生成物的摩尔体积较大时,孔隙率是脱硫反应的控制因素。1CaO表面积和孔隙率的影响CaO与SO2的气固反应实际是S
5、O2气体进入2 孔分布的影响CaO的孔隙并在CaO晶粒表面发生化学反应。因虽然高比表面积可以促进脱硫反应的进行,此,CaO表面积越大,可与SO2气体接触的反应面但是仅仅通过提高CaO的比表面积来提高脱硫越大,反应活性也就越高,越有利于反应的进行。收稿日期:2003209229; 修回日期:2003212226.基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(5016002);北京市自然科学基金资助项目(3012006).作者简介:贾 力(19632),男,教授,博士,主要从事传热传质和脱硫研究.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Al
6、lrightsreserved.92热科学与技术第3卷 [5]效率却不能达到目的。Mahuli等通过实验发现,单纯通过增大CaO的比表面积不但不能提高脱硫效率,反而由于发生孔闭塞而使脱硫反应不能继续进行。[6]颜岩认为孔隙率决定脱硫反应的最终转化率,孔隙分布则控制着反应的过程特性,比表面积对过程和最终转化率的影响处于较为次要的地位.图1比表面积对有效孔容积的影响(母体[7]Stouffer等认为一定大小的CaO颗粒的利为CaCO3,煅烧温度为800℃)用率与其孔隙率成正比。但由于孔堵塞增加孔扩Fig11Effectofspecificsurfaceoneffectivepore散
7、阻力并且减少CaO的比表面积,脱硫反应速率volume(MothermaterialCaCO3,calcing下降;当脱硫反应速率远远大于反应气体向孔内temperature800℃)[5]的扩散速率,将发生严重的孔堵塞。对于小孔来说 另外,Mahuli通过优化脱硫剂孔结构分布更容易发生孔堵塞,因为反应气体扩散速率更慢,特性的方法,减少硫化反应过程中形成不可进入仅需要很少的CaSO4产物生成即可完成对孔的封孔隙的数量,提供脱硫剂孔隙的利用率,使脱硫剂闭。由于孔扩散阻力及孔堵塞的
