脫硫塔脫硫過(guò)程動(dòng)力學(xué)的概要結(jié)論-潤(rùn)泰
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在干式石灰石法脫硫的動(dòng)力學(xué)研究工作中，由于該系統(tǒng)的復(fù)雜性，模擬試驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn)都很難進(jìn)行，但在動(dòng)力學(xué)方面能給出一些概要的結(jié)論。根據(jù)EPA和TVA的研究，認(rèn)為決定CaO吸收302的主要因素是與氣相中S02濃度有關(guān)的一級(jí)化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，內(nèi)部擴(kuò)散起控制作用，但由于鍋爐內(nèi)反應(yīng)時(shí)間有限，使初始的化學(xué)反應(yīng)速率成為重要因素。當(dāng)石灰石噴人鍋爐內(nèi)煅燒時(shí)，鍛燒產(chǎn)物的孔隙率是一個(gè)重要的變數(shù)。孔隙率高，能增大有利于化學(xué)反應(yīng)的表面積。鍛燒反應(yīng)在相界處發(fā)生，從顆粒表面進(jìn)行到內(nèi)部。反應(yīng)速率與石灰石的活化能、煅燒溫度，〇02分壓等因素有關(guān)。
由于各種石灰石的活化能有較大的差別，顯然鍛燒速率的變化也較大。實(shí)際上，鍋爐內(nèi)溫度很高，小的石灰石顆粒幾乎立即完成煅燒，即使有較高的活化能也是如此。問(wèn)題不在于煅燒的速率，而是如何避免“燒僵”。燒僵是高溫下導(dǎo)致氣孔被破壞、氧化鈣再結(jié)晶所造成的。它閉塞孔隙，阻礙so2的滲透，對(duì)煙氣的脫硫凈化非常不利。
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在石灰工業(yè)中，通常采用較低的和均勻的溫度，并稍稍延長(zhǎng)一些煅燒時(shí)間，便可避免燒僵。但在鍋爐內(nèi)則不可能，因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間是固定的，而且很短。石灰石必須噴射到高溫區(qū)，使它在較短時(shí)間內(nèi)完成煅燒和吸收S02兩行為。產(chǎn)地不同的石灰石，抗燒僵的能力變化范圍很大。.但最易得到的是石灰石在中等溫度條件下生成的多孔產(chǎn)物，而在較高溫度下生成的多是密實(shí)的不易反應(yīng)的石灰。因此噴射溫度的選擇十分重要。
碳酸鎂比碳酸鈣不易燒僵，因?yàn)镸gO晶體在再結(jié)晶過(guò)程中生長(zhǎng)很慢。當(dāng)在各自的最適宜溫度下煅燒時(shí)，白云石通常比石灰石易得到多孔的煅燒物。但碳酸鎂的煅燒溫度比碳酸鈣的低，因此在鍋爐的高溫及停留時(shí)間較短的條件下煅燒白云石，要使其中的碳酸鎂不燒僵是有困難的。盡管如此，仍不能肯定地說(shuō)白云石就比石灰石差。
各種石灰石煅燒產(chǎn)物的微孔孔徑和孔容積有很大的差別。石灰石煅燒產(chǎn)物的微孔容積大多是由孔徑0.2?17. 5Mm的微孔形成的。這對(duì)吸收302極為有利。石灰石中雜質(zhì)對(duì)煅燒的影響，一般認(rèn)為，二氧化硅和氧化鋁是不利的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟邷叵滦纬赦}渣，會(huì)堵塞孔隙；鈉雖可增加孔隙率，但它會(huì)加速鍋爐的腐蝕。
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一般石灰石在煅燒過(guò)程中行為機(jī)理如下。
①在每個(gè)顆粒內(nèi)產(chǎn)生一種特有的孔隙結(jié)構(gòu)，這主要取決于石灰石的類型和煅燒溫度。
②假定S02向顆粒表面的擴(kuò)散速率是適當(dāng)?shù)?，并且大多?shù)孔隙足以使S02自由穿移到顆粒
內(nèi)部，反應(yīng)將在孔隙內(nèi)表面上很快地發(fā)生，在此期間，控制因素為化學(xué)反應(yīng)速率。
③在初始反應(yīng)之后，進(jìn)一步的吸收作用以兩種方式進(jìn)行：由于S02通過(guò)孔隙擴(kuò)散到內(nèi)表面，擴(kuò)散速率比反應(yīng)速率慢；S02通過(guò)表面的CaS04層擴(kuò)散到下面未反應(yīng)的CaO表面（也可能是Ca2+擴(kuò)散到表面來(lái)）。
這里質(zhì)量傳遞的重要性是顯而易見的。為了要在有限的時(shí)間內(nèi)取得最大的吸收效果，應(yīng)在S02剛達(dá)到CaO反應(yīng)界面時(shí)，讓化學(xué)反應(yīng)盡可能進(jìn)行到完善的程度。
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