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        基于典型行業(yè)的氨法煙氣脫硫中硫酸銨結(jié)晶研究進展*

        2022-07-14 01:44:18張圓圓王文振許小靜楊鳳玲
        煤炭轉(zhuǎn)化 2022年4期
        關鍵詞:氨法塔內(nèi)飛灰

        張圓圓 王文振 許小靜 楊鳳玲

        (1.山西大學CO2減排與資源化利用教育部工程研究中心,國家環(huán)境保護煤炭廢棄物資源化高效利用技術(shù)重點實驗室,030006 太原;2.山西柳林電力有限責任公司,033000 山西呂梁)

        0 引 言

        氨法煙氣脫硫是目前應用較廣泛的濕法脫硫技術(shù)之一,與石灰石-石膏煙氣脫硫相比,雖然氨法煙氣脫硫的吸收劑氨水不易獲得,所需成本高[1-3],但產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫酸銨((NH4)2SO4)價值高,不僅在農(nóng)業(yè)上可作為氮肥使用,還可用于浮選礦石、回收高價金屬,分離提純有機活性物質(zhì),生產(chǎn)耐火材料、織物防火劑、鹽析劑和滲透壓調(diào)節(jié)劑等[4]。然而實際氨法煙氣脫硫工藝中(NH4)2SO4結(jié)晶過程存在結(jié)晶率低、形核不穩(wěn)定、晶體質(zhì)量差等問題[2],直接導致分離效果差、運行不穩(wěn)定,嚴重影響企業(yè)經(jīng)濟效益。有效控制(NH4)2SO4結(jié)晶過程,獲得晶粒大、數(shù)量多、近似棱柱體的(NH4)2SO4產(chǎn)品,對于采用氨法煙氣脫硫企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

        氨法煙氣脫硫主要包括吸收氧化和(NH4)2SO4結(jié)晶兩個過程,其中(NH4)2SO4結(jié)晶過程以一定的過飽和度為推動力,包括晶核形成和晶體生長兩個階段[5]。通常晶核形成和晶體生長是同步進行的,若成核速率大于生長速率,會使(NH4)2SO4產(chǎn)品量多粒??;若生長速率大于成核速率,會使(NH4)2SO4產(chǎn)品量少粒大。只有調(diào)控合適的成核速率和生長速率,才能獲得粒大均勻并且量多的(NH4)2SO4產(chǎn)品。調(diào)控成核生長速率的因素很多,本研究將從不同行業(yè)的煙氣特點和結(jié)晶工藝等角度出發(fā),對氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4結(jié)晶的影響因素進行分析。

        1 不同行業(yè)氨法煙氣脫硫中硫酸銨結(jié)晶影響分析

        氨法煙氣脫硫技術(shù)廣泛應用于各個行業(yè),其中70%用于煤化工行業(yè)的自備鍋爐機組,10%用于鋼鐵行業(yè),5%用于火電行業(yè),其余15%用于有色金屬和造紙等行業(yè)[6-7]。通過不同行業(yè)氨法煙氣脫硫工藝流程(如圖1和圖2[8]所示)的比較,可以看出,不同行業(yè)因原料性質(zhì)及工藝的差異,產(chǎn)生的煙氣具有行業(yè)特點,具體見表1。由表1可以看出,煤化工和火電行業(yè)的原料均以煤為主,產(chǎn)生的煙氣中包括SO2,NOx和顆粒物等氣態(tài)污染物及用于鍋爐點火啟動的未燃盡油污等[9-11],其中火電行業(yè)采用循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)的企業(yè),因爐內(nèi)鈣基脫硫技術(shù)的疊加會使飛灰中鈣的含量相對較高。鋼鐵行業(yè)是以粉狀含鐵原料(精礦粉、各種含鐵廢物和軋鋼氧化鐵皮)、煤以及熔劑(石灰石和石灰粉)等混合物為原料,產(chǎn)生的煙氣中除含有常規(guī)氣態(tài)污染物(SO2,NOx和顆粒物)外,還包括氟化物、氯化氫和二英等非常規(guī)氣態(tài)污染物,且煙氣中的粉塵主要由金屬、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)、各種堿金屬鹽的懸浮微粒組成[12-14]。有色金屬等行業(yè)產(chǎn)生的煙氣與鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的煙氣相似,此外,煙氣中還包含砷、汞、鉛等重金屬及其化合物[15-16]。

        圖1 典型煤化工行業(yè)采用氨法脫硫的煙氣凈化工藝流程Fig.1 Flue gas purification process of ammonia desulfurization in typical coal chemical industry

        圖2 典型鋼鐵行業(yè)(燒結(jié)工序)采用氨法脫硫的煙氣凈化工藝流程[8]Fig.2 Flue gas purification process of ammonia desulfurization in typical iron and steel industry (sintering process)[8]

        需要指出的是,目前在不同行業(yè)的氨法煙氣脫硫工藝中,(NH4)2SO4結(jié)晶多采用塔內(nèi)結(jié)晶和塔外結(jié)晶兩種方式[17](如圖3和圖4所示)。其中塔外蒸發(fā)結(jié)晶需消耗大量蒸汽,成本較高。塔內(nèi)結(jié)晶雖可利用煙氣熱量濃縮低密度的(NH4)2SO4漿液,節(jié)約塔外蒸發(fā)結(jié)晶消耗的蒸汽,但塔內(nèi)結(jié)晶在實際運行中存在(NH4)2SO4結(jié)晶顆粒小、離心機分離效果差、塔內(nèi)易出現(xiàn)晶體堆積堵塞、防腐層磨損等問題,系統(tǒng)運行的可靠性稍差[18-19]。兩種(NH4)2SO4結(jié)晶方式各有特點,但在操作條件的控制上有相似之處,如無論對于塔內(nèi)結(jié)晶還是塔外結(jié)晶,對氧化率的調(diào)控均可從催化劑、鹽濃度、反應溫度、pH和空氣流量入手(如表1所示)。

        通過上述分析可知,受不同行業(yè)原料性質(zhì)和工藝過程等的影響,后續(xù)經(jīng)煙氣或氨水引入氨法煙氣脫硫工藝的雜質(zhì)有所不同,如煤化工行業(yè)采用廢氨水作為脫硫劑來源,會將酚類雜質(zhì)引入氨法脫硫體系,火電行業(yè)采用循環(huán)流化床爐內(nèi)脫硫技術(shù),會將鈣類雜質(zhì)引入氨法脫硫體系,鋼鐵、有色金屬行業(yè)煙氣中的非常規(guī)污染物(氯化氫、金屬氧化物等),會將Cl-和Fe3+等陰陽離子引入氨法脫硫體系,這些均會直接影響(NH4)2SO4的結(jié)晶過程。此外,不同行業(yè)(NH4)2SO4結(jié)晶工藝的差別使得(NH4)2SO4結(jié)晶操作條件有共性,也有行業(yè)特點,如塔內(nèi)結(jié)晶可通過循環(huán)流量的控制調(diào)控(NH4)2SO4的結(jié)晶,而塔外蒸發(fā)結(jié)晶則可通過蒸發(fā)器真空度的控制來調(diào)控(NH4)2SO4的結(jié)晶。不同行業(yè)(煤化工、鋼鐵、火電、有色金屬)的煙氣特點及對應氨法煙氣脫硫工藝中(NH4)2SO4結(jié)晶的影響因素見表1。

        表1 不同行業(yè)的煙氣特點及氨法煙氣脫硫工藝中(NH4)2SO4結(jié)晶的影響因素Table 1 Characteristics of flue gas in different industries and influencing factors of (NH4)2SO4crystallization in ammonia flue gas desulfurization process

        圖3 氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4塔內(nèi)蒸發(fā)結(jié)晶工藝[17]Fig.3 Evaporation and crystallization process of (NH4)2SO4 in the tower for flue gas ammonia desulfurization[17]

        由表1可以看出,影響氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4結(jié)晶的因素包括操作條件和引入雜質(zhì)兩大類。其中操作條件主要包括吸收氧化過程中的氧化條件和(NH4)2SO4結(jié)晶過程中的結(jié)晶條件。引入雜質(zhì)的來源主要為煙氣組分、原料氨水和設備腐蝕,從雜質(zhì)的化學性質(zhì)上可分為有機雜質(zhì)(油類和酚類等)和無機雜質(zhì)(飛灰、Al3+、Fe3+和Cl-等)。

        圖4 氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4塔外蒸發(fā)結(jié)晶工藝[17]Fig.4 Evaporation and crystallization process of (NH4)2SO4 outside the tower for flue gas ammonia desulfurization[17]

        2 操作條件對硫酸銨結(jié)晶的影響

        2.1 氧化條件對硫酸銨結(jié)晶的影響

        吸收氧化過程中的氧化反應發(fā)生于脫硫塔內(nèi),影響氧化反應的因素有:催化劑、鹽濃度、反應溫度、pH和空氣流量,以亞硫酸銨((NH4)2SO3)的氧化率作為氧化效果的指標,具體如式(1)所示。若(NH4)2SO3的氧化率低(即溶液中存在大量的(NH4)2SO3),則(NH4)2SO3會先于(NH4)2SO4結(jié)晶產(chǎn)生細小粉末狀晶體,使得溶液呈懸浮狀,黏度增加,脫水困難,反之,氧化率的提高能在一定程度上提高硫酸銨產(chǎn)品的質(zhì)量[20-21]。

        (1)

        催化劑的種類是影響氧化反應速率的重要因素[22-26],WANG et al[27-28]認為過渡金屬離子的存在可提高亞硫酸鹽的氧化速率,通過研究Co2+和Mn2+對(NH4)2SO3的氧化作用(如圖5所示),發(fā)現(xiàn)兩者對(NH4)2SO3的催化氧化均起促進作用,其中Co2+的催化氧化效果最佳,其氧化速率達到了60 mol/(L·s)左右,這為(NH4)2SO3氧化反應的研究提供了理論依據(jù)。在此基礎上,該研究者又研制了一種負載鈷催化劑的多孔分子篩——Co-MS-4A(4A型),通過實驗發(fā)現(xiàn),與非催化體系相比,氧化速率提高了1.7倍~6.0倍(如圖5所示),在標稱Co含量為1.2%的Co-MS-4A催化劑作用下(NH4)2SO3的氧化速率最高。

        圖5 不同催化體系下(NH4)2SO3的氧化速率[27]Fig.5 Oxidation rate of (NH4)2SO3 in different catalytic systems[27]

        2.2 結(jié)晶條件對硫酸銨結(jié)晶的影響

        (NH4)2SO4結(jié)晶過程中的結(jié)晶條件包括(NH4)2SO4溶液的pH、溫度和攪拌速度,這三個條件均會影響(NH4)2SO4溶液的介穩(wěn)區(qū)(溶液的溶解度曲線與超溶解度曲線之間的區(qū)域,見圖6),以致影響過飽和度(超過飽和度的那部分溶質(zhì)的質(zhì)量與飽和度的比),最終影響(NH4)2SO4晶體的大小與晶形[38-42]。如圖7所示,若過飽和度過小,(NH4)2SO4成核推動力減小,形成的晶核數(shù)量減少,使得(NH4)2SO4晶體量少粒小。若過飽和度過大,(NH4)2SO4的成核速率增加,形成的晶核數(shù)量過多,使得(NH4)2SO4晶體量多粒小。對于塔內(nèi)結(jié)晶工藝,還需考慮循環(huán)流量。

        圖6 (NH4)2SO4在純水中的溶解度和超溶解度曲線[43]Fig.6 Solubility and supersolubility curves of (NH4)2SO4 in pure water[43]

        圖7 過飽和度對晶體形成過程的影響機理Fig.7 Influence mechanism of supersaturation on crystal formation process

        李先華等[44-45]探究了(NH4)2SO4溶液的pH對(NH4)2SO4結(jié)晶的影響,研究表明,(NH4)2SO4溶液的pH降低,超溶解度曲線會下移,(NH4)2SO4介穩(wěn)區(qū)寬度變窄,過飽和度降低,結(jié)晶的推動力減小,生長速率降低,(NH4)2SO4結(jié)晶為細長的碎晶體。反之,(NH4)2SO4介穩(wěn)區(qū)寬度變寬,過飽和度過大,成核速率增大。因而適宜的(NH4)2SO4溶液pH范圍為4~5。

        適宜的溫度對(NH4)2SO4結(jié)晶同樣重要,溫度較低時,介穩(wěn)區(qū)變窄,過飽和度降低,結(jié)晶的推動力減小,(NH4)2SO4結(jié)晶效果差。溫度過高時,一方面導致過飽和度過高,成核速率遠大于生長速率,從而(NH4)2SO4晶體量多粒徑小,另一方面導致晶體所受碰撞增多,(NH4)2SO4大晶體易破碎成小晶體。最佳溫度會受結(jié)晶工藝影響,對于塔內(nèi)結(jié)晶主要考慮吸收濃縮塔的溫度,對于塔外蒸發(fā)結(jié)晶,還需考慮真空度對蒸發(fā)溫度的影響。HE et al[46-47]以塔內(nèi)結(jié)晶為對象,獲得最佳溫度約為80 ℃,劉寶樹等[48-50]以塔外結(jié)晶為對象,通過減壓蒸發(fā)結(jié)晶實驗,獲得最佳溫度約為70 ℃,塔外結(jié)晶可以通過調(diào)節(jié)真空度降低溫度區(qū)間。

        高攪拌速率有利于(NH4)2SO4結(jié)晶速率的提高。張建華等[47]發(fā)現(xiàn)當攪拌速率升高至200 r/min時,形成的(NH4)2SO4晶體大小均勻。過高的攪拌速率會導致晶體所受的碰撞增多,(NH4)2SO4晶體的粒徑減小。王榮榮等[51-52]探明了攪拌速率對(NH4)2SO4結(jié)晶的影響機理,攪拌速率過小,介穩(wěn)區(qū)寬度變寬,過飽和度過高,從而使(NH4)2SO4的成核速率遠大于生長速率,導致晶體粒度過小。攪拌速率增加到一定范圍,晶體會良好地保持在懸浮液中,為傳質(zhì)提供更大的表面積,從而提高結(jié)晶速率,使(NH4)2SO4晶體粒度變大。攪拌速率過高,介穩(wěn)區(qū)寬度變窄,過飽和度降低,形成的晶體粒徑變小,而且快速攪拌將生成的晶體打碎,導致晶體二次成核,最終導致(NH4)2SO4晶體平均粒度減小。

        循環(huán)流量主要通過影響停留時間進而影響(NH4)2SO4結(jié)晶過程,循環(huán)流量增大,過飽和溶液在床層內(nèi)的停留時間變短,此時床層內(nèi)平均過飽和度升高,平均傳質(zhì)推動力增大,(NH4)2SO4生長速率增大。同時循環(huán)流量增大會加劇溶液的湍動程度,使晶體表面?zhèn)髻|(zhì)邊界層厚度變薄,溶質(zhì)分子擴散速率變快,增大(NH4)2SO4晶體的生長速率。然而若循環(huán)流量過大,一方面平均飽和度過大,使成核速率增大,從而生成的(NH4)2SO4晶體的平均粒徑減??;另一方面碰撞的機率增大,從而增加二次成核速率,使(NH4)2SO4晶體的平均粒徑減小。一般循環(huán)流量的最佳范圍為550 mL/min左右[53]。

        由上述可知,影響脫硫塔內(nèi)吸收氧化過程中氧化反應的因素包括催化劑、鹽濃度、溫度、pH和空氣流量,影響結(jié)晶過程中結(jié)晶反應的因素包括pH、溫度、攪拌速度(塔內(nèi)和塔外結(jié)晶工藝)和循環(huán)流量(塔內(nèi)結(jié)晶工藝),其中pH和溫度均會對氧化反應和結(jié)晶反應產(chǎn)生影響。若采用塔外結(jié)晶工藝,可以通過分別控制脫硫塔和結(jié)晶器的操作條件實現(xiàn)硫酸銨結(jié)晶的優(yōu)化,但若采用塔內(nèi)結(jié)晶工藝,則需要統(tǒng)籌兼顧pH和溫度對氧化反應和結(jié)晶反應產(chǎn)生的影響,以硫酸銨結(jié)晶產(chǎn)品效率最大化為優(yōu)化目標,尋求適宜的pH和溫度。

        3 雜質(zhì)對硫酸銨結(jié)晶的影響

        3.1 有機雜質(zhì)對硫酸銨結(jié)晶的影響

        燃煤鍋爐啟動點火時會將油污帶入煙氣中,含有油污的煙氣進入脫硫系統(tǒng)的(NH4)2SO4溶液中,與溶液形成穩(wěn)定的乳濁液附著在(NH4)2SO4晶體表面,阻礙晶核的生成和晶體的生長[54]。在鋼鐵與造紙行業(yè)中,存在于煙氣中的二英[55-56]進入脫硫系統(tǒng),會附著在(NH4)2SO4晶體表面,其影響暫無研究報道,但二英的存在將影響硫酸銨晶體作為農(nóng)業(yè)氮肥產(chǎn)品的使用,因此,當煙氣中存在二英時,通過在爐內(nèi)添加二英生成抑制劑降低二英的原始生成,或采用活性炭吸附+布袋除塵器脫除等方法降低煙氣中二英的含量,可以有效緩解二英進入硫酸銨系統(tǒng)的二次污染問題。

        在煤化工行業(yè)中,一般會將廢氨水作為原料,而廢氨水中存在酚等液相雜質(zhì),在脫硫系統(tǒng)中累積到一定程度后會影響(NH4)2SO4的結(jié)晶,造成結(jié)晶顆粒小,嚴重時漿液呈絮狀,晶體分離困難[21]。

        3.2 無機雜質(zhì)對硫酸銨結(jié)晶的影響

        無機雜質(zhì)不僅包括煙氣中攜帶的飛灰和金屬化合物,也包括(NH4)2SO4溶液與系統(tǒng)接觸后引入的陰陽離子。其中,煙氣中攜帶的飛灰、金屬化合物屬于固相雜質(zhì),(NH4)2SO4溶液中的陰陽離子屬于液相雜質(zhì)。

        徐亞琳等[50,57]發(fā)現(xiàn)灰含量存在一個最佳值4 g/L,通過對比實驗,研究灰對(NH4)2SO4結(jié)晶的影響機制,得出當灰含量少時,(NH4)2SO4晶體呈多邊形塊狀,其表面元素為S和O。當灰含量過多時,(NH4)2SO4晶體呈球狀,其表面元素大多為Si與Al。飛灰對(NH4)2SO4晶體的具體作用機制如圖8所示,當溶液存在適量的飛灰時,(NH4)2SO4分子將以飛灰為核心進行聚集,防止了(NH4)2SO4晶核的過量生成,有利于晶體的長大。隨著溶液中飛灰含量的增加,作為晶核的飛灰也隨之增多,導致附著在單個飛灰晶核表面的(NH4)2SO4的量有所減少,從而減小(NH4)2SO4晶體的平均粒徑。由于飛灰的性質(zhì)(尺寸、化學成分和孔隙度等)受原料和燃燒條件的影響很大[58],因此,耦合燃燒條件考慮(NH4)2SO4結(jié)晶的機理研究還有待進一步探討。

        圖8 飛灰對(NH4)2SO4晶體形成的影響機理Fig.8 Influence mechanism of fly ash on (NH4)2SO4 crystal formation

        爐內(nèi)脫硫技術(shù)的使用會使煙氣飛灰中存在脫硫產(chǎn)物[59-60],含鈣飛灰通過煙氣引入氨法脫硫工藝后會影響(NH4)2SO4的結(jié)晶,其影響機理如圖9a所示,含鈣飛灰可以作為非均相核促使(NH4)2SO4結(jié)晶[61]。一些研究發(fā)現(xiàn)CaCO3和SiO2等也可以催化(NH4)SO4非均相成核,合適的添加量對(NH4)2SO4結(jié)晶有促進作用,但添加量過多時,(NH4)2SO4(001)晶面優(yōu)先吸附在顆粒表面,其部分活性生長點位被占據(jù),(001)晶面的生長速率受到明顯抑制,從而使晶體長度變小[62-67]。王榮榮等[51]通過實驗得出CaCO3的適宜添加量為2.0%。飛灰中含鈣物相的分布受爐內(nèi)脫硫反應、顆粒流化狀態(tài)、旋風分離器效率等多重因素影響,目前關于燃燒系統(tǒng)的飛灰性質(zhì)與氨法煙氣脫硫系統(tǒng)的硫酸銨品質(zhì)間的關聯(lián)尚不明晰。

        火電行業(yè)煙氣中的飛灰含有Al2O3,SiO2,F(xiàn)e2O3等物質(zhì),鋼鐵行業(yè)煙氣中的飛灰可能夾雜含Al,Ca,F(xiàn)e,Na,Mg,Si,K,Ba等元素的化合物,這些飛灰進入(NH4)2SO4溶液中可能引入Ca2+,Na+,Mg2+,Ba2+等離子。此外,因(NH4)2SO4溶液呈弱酸性,長期與設備接觸會產(chǎn)生腐蝕作用,由此引入Fe3+,Al3+,Cl-等離子。Cl-含量對(NH4)2SO4結(jié)晶不會起決定性作用,但Cl-在煙氣脫硫工序大量富集后,會對設備產(chǎn)生嚴重腐蝕,進而使得溶液中引入更多金屬離子[53]。SHIM et al[68-69]研究了雜質(zhì)離子影響(NH4)2SO4結(jié)晶的機理,如圖9b所示,當陽離子型媒晶劑存在時,晶體的(101)面和(111)面生長速率受到較大抑制,在最終晶體形態(tài)中這兩個晶面的面積增大較為明顯,尤其是高價態(tài)媒晶劑Fe3+存在的情況下,對(101)面的抑制遠大于對其他面的抑制,這種現(xiàn)象是由不同的表面特性造成的。王振南等[70-74]研究了Fe3+對(NH4)2SO4結(jié)晶的影響,發(fā)現(xiàn)當Fe3+濃度達到0.02 mol/L時,(NH4)2SO4無法正常結(jié)晶,這與Fe3+在(NH4)2SO4結(jié)晶過程中吸附在(NH4)2SO4晶體表面,遮蓋了晶體某些晶面的活性區(qū)域,從而使晶面生長緩慢有關。高毅穎等[75]通過Materies Studio計算了添加劑離子與(NH4)2SO4晶體表面的分子結(jié)合能,結(jié)果如圖10所示,陽離子添加劑的價態(tài)越高,分子結(jié)合能越高,尤其Fe3+與(NH4)2SO4多個晶面的分子結(jié)合能都較高,會在很大程度上抑制晶體的生長。但目前對于其他離子和離子的絡合物對(NH4)2SO4結(jié)晶影響的系統(tǒng)研究較少,缺乏對多離子共存體系下(NH4)2SO4結(jié)晶機理的深刻認識。

        圖9 引入無機雜質(zhì)的(NH4)2SO4結(jié)晶機理[61,68-69]Fig.9 Crystallization mechanism of (NH4)2SO4 with inorganic impurities[61,68-69]

        圖10 陽離子型媒晶劑單分子結(jié)合能的對比[75]Fig.10 Comparison of single molecule binding energy of cationic medium crystal agent[75]

        4 氨法煙氣脫硫中硫酸銨結(jié)晶控制措施

        (NH4)2SO4結(jié)晶是多重條件交互作用的綜合結(jié)果,在氨法煙氣脫硫的(NH4)2SO4結(jié)晶過程中,條件控制不當會造成(NH4)2SO4晶形色澤差、濃縮液濃稠難分離等問題,進而影響企業(yè)的穩(wěn)定運行和經(jīng)濟效益。針對各種控制不當條件導致的現(xiàn)場問題,具體的解決措施如表2所示。

        通過以上實時監(jiān)控,可及時了解(NH4)2SO4結(jié)晶過程中氧化率、產(chǎn)品晶形、有機雜質(zhì)和無機雜質(zhì)等所處水平,預判在當前控制條件下(NH4)2SO4溶液的結(jié)晶趨勢,及時就相關條件做出操作動態(tài)調(diào)控,有效規(guī)避因控制不當或條件累積導致的系列現(xiàn)場問題,實現(xiàn)(NH4)2SO4結(jié)晶的過程控制和針對性操作的動態(tài)預調(diào)整。若出現(xiàn)因其他未知原因?qū)е碌亩虝r結(jié)晶惡化、無法調(diào)節(jié)的緊急情況,可考慮應急方案,做緊急停機處理,并清洗檢查各工序,置換惡化結(jié)晶母液,篩選原因,降低運行成本。

        表2 (NH4)2SO4結(jié)晶中針對現(xiàn)場問題的解決措施Table 2 Solutions for different problems in (NH4)2SO4 crystallization

        5 結(jié)束語

        目前對氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4結(jié)晶的影響多聚焦在單元層面,如脫硫塔內(nèi)吸收氧化段的氧化條件、結(jié)晶段或結(jié)晶裝置的結(jié)晶條件,吸收氧化或結(jié)晶工序中雜質(zhì)的影響等。然而,煤化工、鋼鐵、火電、有色金屬等應用氨法煙氣脫硫的行業(yè)產(chǎn)生的煙氣特點有差異,作為氨法脫硫過程的重要反應物,煙氣的性質(zhì)(溫度和組成等)將直接影響后續(xù)(NH4)2SO4的結(jié)晶過程,因此,這是一個系統(tǒng)過程,而非單元過程,需要從前端原料、中端熱化學轉(zhuǎn)化、后端氨法脫硫反應全流程進行綜合分析,溯源影響(NH4)2SO4結(jié)晶的因素并從行業(yè)過程工程的角度,對(NH4)2SO4結(jié)晶進行優(yōu)化調(diào)控,形成具有行業(yè)特色的(NH4)2SO4結(jié)晶控制方案。具體在科學研究層面,可針對行業(yè)特點,從燃料性質(zhì)、熱轉(zhuǎn)化條件、煙氣組成及性質(zhì)、氨水成分、吸收氧化條件、結(jié)晶操作條件等全流程多角度系統(tǒng)研究(NH4)2SO4的結(jié)晶過程,提出具有行業(yè)特色的(NH4)2SO4結(jié)晶調(diào)控工藝,需要指出的是,當前氨法煙氣脫硫中(NH4)2SO4的結(jié)晶多集中在煤化工行業(yè)的自備電廠或火電廠,對鋼鐵和有色金屬等行業(yè)中(NH4)2SO4結(jié)晶的研究還較為欠缺,相關研究有待加強;在現(xiàn)場運行層面,企業(yè)需要及時從單元控制的思路向系統(tǒng)控制的思路轉(zhuǎn)變,通過原料端(燃料、氨水、工藝水),到過程端(氧化條件、結(jié)晶條件),再到管理側(cè)(質(zhì)量實時監(jiān)控),實現(xiàn)(NH4)2SO4結(jié)晶在企業(yè)運行中的科學控制。

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