导　　师： 徐旭常;祁海鹰

学科专业： H0702

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 清华大学

摘　　要： 本文根据对现有脱硫技术的综合分析，提出了工作在所谓“第四个烟气脱硫温度窗口”的中温(200～800℃)烟气脱硫的新工艺，旨在实现低投资、低费用、低耗水、较高脱硫效率(三低一高)的目的。在此基础上，分析了钙基脱硫剂在中温条件下脱硫反应的化学热力学和反应动力学特征。通过对成熟脱硫技术的分析比较，得出了中温烟气脱硫可能利用的技术措施，初步探讨了实现该工艺的技术过程。 本文发展了一种快速制备高效脱硫剂的方法，得到了活性较高的脱硫剂，深入分析了脱硫剂制备原理。在自行研制的中温循环流化床反应装置(处理烟气量为300NM3/H)上进行了大量的试验研究，明确了高效脱硫剂中温循环流化床烟气脱硫对床内参数的要求。同时分析了脱硫剂的性能对反应器设计和运行的影响。本论文获得了以下的主要研究成果： 1)钙基脱硫剂与SO2的反应满足化学热力学条件，其反应动力学条件优于常温气固脱硫反应。在实际脱硫反应条件下，提高反应速度是提高脱硫效率的方向，本文提出的中温工作范围，正是为了提高控制反应速度的反应速度常数和SO2气体向脱硫剂表面、内部孔隙以及脱硫产物层中的扩散系数。 2)中温脱硫过程的实现可以采用高效脱硫剂、循环流化床高效反应器、烟气改性、添加剂、蒸汽活化等技术措施获得较高的脱硫效率。 3)快速制备的脱硫剂钙转化率比普通石灰提高12倍，脱硫剂活性的提高基于制备过程中物理与化学的双重作用，过程耗水量仅为喷雾干燥法的1/4。 4)在所研究的温度范围内，提高床温和CA/S，可以提高脱硫效率，同时床内的动力学参数的改变也有一定影响。但是SO2浓度的增加引起的变化不明显，而烟气中的NO可促进脱硫反应，CO2却具有负面影响。 5)脱硫产物以CASO4为主的原因是水合产物及粉煤灰中AL2O3的催化作用和烟气中NO的氧化作用所致，这与以往的结论不同；不同部位物料的粒径、比表面积、比孔容积以及成分含量相差较大。 6)气固脱硫反应更容易维持循环流化床的质量平衡；床内物料成分随时间的变化与床内的总物料量、脱硫剂的加入流率、脱硫产物的生成率有关；脱硫剂的性能决定循环流化床的设计参数和运行参数。 本文从理论论证和试验研究证明所提出的“第四个烟气脱硫窗口”科学依据充分，可以实现三低一高的目的。研究结果为实现中温烟气脱硫工艺的工程应用奠定了重要的基础。

关 键 词： 第四个脱硫窗口 热力学动力学条件 高效脱硫剂 循环流化床 脱硫产物 中温烟气脱硫

分 类 号： [X701.3]

领　　域： [环境科学与工程]