介紹玻璃鋼煙氣脫硫的石灰石干式直噴法-潤(rùn)泰
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石灰石干式直噴法
石灰石直接噴射進(jìn)鍋爐的停留時(shí)間短暫，因此在硫氧化物脫除過(guò)程中，必須要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行煅燒、吸附和氧化三種不同的反應(yīng)?？赡苌婕暗幕瘜W(xué)反應(yīng)有：
CaC03--- CaO+C〇2
Ca0+S02--- CaS〇3
CaC〇3+S〇2--- CaS〇3 +C〇2
4CaS〇3--- 3CaS〇4 +hCaS
在采用白云石時(shí)，其中的碳酸鎂還會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
MgC〇3 --- MgO+C〇2
石灰石噴人鍋爐高溫區(qū)時(shí)，首先受熱分解生成CaO和C02。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
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煙氣中C02含量高時(shí)CaC03的分解溫度相應(yīng)升高，例如煙氣中C02濃度為10%、溫度在750°C以上，CaC03才能分解。一般鍋爐煙氣中C02濃度在14%左右，因此CaC03的分解溫度約為765°C ,低于此溫度CaO會(huì)吸收C02再度變?yōu)镃aC03。
白云石或白云石灰?guī)r則不同，MgC03熱分解生成MgO和C02,其分解溫度遠(yuǎn)較CaC03為低，僅約344°C。在鍋爐溫度下，CaC03直接與S02反應(yīng)雖屬可能，但其反應(yīng)推動(dòng)力（負(fù)自由能變化）很低，可忽略不計(jì)，CaO與煙氣中的S02和02作用，生成CaS03或CaS04。但是生成CaS03的反應(yīng)（Ca〇+S02#CaS03)在1038^左右逆向進(jìn)行，煅燒溫度必須低于6501C左右，氣相中S02的平衡分壓才能低到滿足煙氣脫硫的要求。因此，要按照生成CaS04的反應(yīng)進(jìn)行(Ca0+S02+1/202---CaS04)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K可按下式計(jì)算
lnK=-Gθ/RT
式中，Gθ為標(biāo)準(zhǔn)自由能，J/mol;R為氣體常數(shù)1.99; T為絕對(duì)溫度，K。
常壓時(shí)，[CaS04] = [CaO] = 1
在理論上，溫度低時(shí)，脫硫反應(yīng)率高，不過(guò)溫度低反應(yīng)速率慢，所以實(shí)際反應(yīng)是在較高溫度下進(jìn)行的，一般CaO的有效反應(yīng)溫度為950?1100-C。但當(dāng)溫度超過(guò)1160°C、S02的平衡濃度達(dá)到2860mg/m3時(shí)脫硫反應(yīng)便不能進(jìn)行。
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MgO與SO2反應(yīng)的溫度較CaO的低，在O2含量為2.7%及相當(dāng)于SO2平衡濃度為2860mg/m3時(shí)，反應(yīng)溫度約為800℃，較CaO約低360℃。
Ca(OH)2與so2反應(yīng)的溫度更低，在煙氣中含水分7.1%的情況下，Ca（OH）2在360℃時(shí)即分解，超過(guò)此溫度即轉(zhuǎn)變?yōu)镃aO，因此ca(oh)2在高溫時(shí)與SO2的反應(yīng)和CaO相同。
氧濃度高即過(guò)量空氣較多時(shí)，對(duì)脫硫反應(yīng)有利，但不及溫度影響那樣顯著。
亞硫酸鈣的熱化學(xué)特性是：在600?1000°C，歧化反應(yīng)變得很快，分解產(chǎn)物中含有亞硫酸鈣、硫酸鈣和硫化鈣；在l〇〇〇°C以上，分解產(chǎn)物主要是氧化鈣及少量硫酸鈣和元素硫。在髙溫時(shí)，在反應(yīng)產(chǎn)物中出現(xiàn)硫化鈣，是煙氣脫硫不希望的產(chǎn)物。因?yàn)樗c渣池中的水起反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生硫化氫。但是，當(dāng)煙氣中有氧存在，在鍋爐溫度下，大大有利于硫酸鹽的形成，而不利于硫化物的形成。
亞硫酸鎂與亞硫酸鈣不同：亞硫酸鎂以6個(gè)和3個(gè)結(jié)晶水的水合物形式存在。熱力學(xué)轉(zhuǎn)變溫度是40℃。60℃和100℃時(shí)分兩步失去三個(gè)結(jié)晶水分子；200℃時(shí)失去最后三個(gè)結(jié)晶水分子；300℃時(shí)顯著分解。分解產(chǎn)物中沒(méi)有MgS生成。在溫度升到500℃時(shí)，副反應(yīng)生成硫酸鎂、硫代硫酸鎂和元素硫。溫度超過(guò)500℃，最終固體產(chǎn)物是硫酸鎂、元素硫和氧化鎂。
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在各種溫度下噴人石灰石和白云石的過(guò)程中,亞硫酸鈣和亞硫酸鎂均呈不穩(wěn)定狀態(tài)。這種不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著溫度和氣氛而定；但是，Ca和Mg以及
它們的硫酸鹽、硫化物和氧化物等固體產(chǎn)物在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。
另從Ca/Mg—S— 02體系的三維相圖可得出，在常規(guī)電廠煙氣的氧化氣氛中，Mgo在770?850°C以下能吸收S02形成MgS04,超過(guò)這個(gè)溫度范圍MgO穩(wěn)定。而CaO在1150°C以下能吸收S02形成CaS04,超過(guò)這個(gè)溫度CaO是穩(wěn)定相。因此1150°C是噴人石灰石脫硫過(guò)程的有利上限。
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