WFGD条件下脱硫石膏结晶特性的实验研究（可编辑）.docVIP

WFGD条件下脱硫石膏结晶特性的实验研究 . . 第 卷第 期 上 海 电 力 学 院 学 报 .年 月: . / . .? .. . 条件下脱硫石膏结晶特性的实验研究 徐宏建 ,王书芳 ,潘卫国 ,郭瑞堂 ,李浩然.上海电力学院,上海; .上海发电环保工程技术研究中心,上海 摘 要 :在 条件下对二水硫酸钙晶体特性的影响进行了实验研究,结果表明: 值为 . ~ . 时,随 着 值的增大,二水硫酸钙结晶诱导时间略呈滞后趋势,但总体变化不大.实验选择的搅拌速度为/.正交试验表明:各因素对石膏结晶成核诱导时间的影响显著性排序为:温度 钙离子浓度 铝离子浓度 搅拌强度 铁离子浓度 镁离子浓度 . 关键词:湿法脱硫;二水硫酸钙;诱导时间;搅拌强度 中图分类号: . 文献标志码: 文章编号: ? ? ? ’ , ?,? , ., , .】.,, ;. , , : ? . . . ../ . :. : ; ;;湿式石灰/石灰石石膏法脱硫虽然 艺中二水硫酸钙晶体生长是典型的固体和液体的 解决了大气中的污染,但却产生了大量的工 界面反应过程,当过饱和度超过了一个临界值,结 业副产品??脱硫石膏,带来了新的环境污染.因 晶才能在溶液中自发进行.铁镁铝等金属离子是 此,如何提高脱硫石膏的品质及综合利用率成为 湿法脱硫浆液中普遍存在的杂质,杂质的存在将 关键问题 . 不同程度地影响石膏的结晶过程及晶体形态.金 国内外研究者普遍认为, 湿法脱硫工 属杂质离子对石膏的影响机理较为复杂,而金属 收稿日期: ? ? 通讯作者简介:徐宏建一 ,男,博士,副教授,河南南阳人.主要研究方向为电厂脱硫,工艺气体净化,气液 反应与反应器. ? : ? . . 基金项目:上海市科学技术委员会科技攻关项目 ;上海市科学技术委员会工程技术中心建设项目 ;上海市引进技术的吸收与创新年度计划 产 一方向一 .徐宏建,等: 条件下脱硫石膏结晶特性的实验研究离子杂质的存在可能改变能垒,从而改变二水硫 在达到一定时间后,电导率随时间变化缓慢,此 酸钙的成核结晶过程 . 时,晶体开始生长,为晶体生长阶段.在进料速度 为 . / ,下,对反应器内 ./ 本研究通过改变搅拌转速、温度、 ,以及添 加不同浓度杂质离子等操作因素,采用电导率法 氯化钙与 . / 硫酸钠溶液的结晶诱导期 探讨 条件下各因素对石膏结晶特性诱导 进行在线监测,结果如图 所示. 时间的影响. 实验装置与流程 石膏结晶反应装置如图 所示.在容器内配 置一定浓度的硫酸钠溶液 . / ,通过蠕 动泵以一定的进料速度导人结晶器,结晶器内放 置氯化钙溶液 . / ,控制恒温水浴的温 度,通过搅拌使溶液混合均匀.采用上海雷磁电导 率仪来测定电导率的变化,以研究晶体形成过程 图 不同搅拌转速对石膏结晶诱导时间的影响 中的诱导成核时间和生长时间;采用 . 微 孔滤膜真空抽滤进行晶体和滤液的分离. 从图 可知,当转速为/ 时,诱导时 间为;转速为/ 时,诱导时间为;转速为/ 时,诱导时间为;转 速为/ 时,诱导时间为 .从实验结 果可以看出:当转速由较低逐渐加快时,石膏结晶 的诱导时间减小,成核速率和生长速率加快;而当 转速进一步加快时,诱导时间反而增加,成核速率 和生长速率减小.有研究表明¨ ,在二水硫酸钙 恒温 搅拌 电导 水浴 电机 率仪 结晶过程中,搅拌强度对结晶过程的影响很大:一 图 石膏结晶实验反应装置 方面,加大搅拌强度有利于分子扩散,消除局部过 浓,获得均匀的过饱和度,对分解过程与结晶过程 结果与讨论 都有利,从而改善了结晶条件,加快了成核速率和 . 搅拌强度对石膏结晶诱导时间的影响 生长速率;另一方面,搅拌速度过快,晶体容易被 打碎,使二次成核速率增加,晶体粒度变细.此外, 诱导时间定义为从反应开始到系统电导 石膏的结晶与溶解是一个动态平衡的过程,当搅 率发生急剧变化所经历的时间,即系统从水合反 拌速度过大时,会使一些刚形成的晶核和晶体被 应开始到产生大量可视结晶所需要的时间 . 溶解,从而阻碍了晶体的成核和晶体的生长. 由于溶液中电荷数的变化直接反映二水硫酸 因此,在研究石膏结晶动力学时,必须选择一 钙晶体的形成时间,当微小晶核发生聚集时,溶液 个适当的搅拌速度,本研究选择的搅拌速率为 中离子的运动加剧使得单位体积的电荷数增大, / . 电导率增大.但临界晶核的形成阻碍了离子的运 动,导致电导率出现下降.因此,可通过测量溶液 . 值对石膏结晶诱导时间的影响 中电导率的变化情况,来准确判断晶核的形 在搅拌转速为/ ,进料速度为 . 成 .为了更精确地获得诱导时间,本实验采用 /