第28卷第1期電力學(xué)報(bào)Vol 28 No. 12013年2月JOURNAL OF ELECTRIC POWERFeb.2013發(fā)電文章編號(hào):10056548(2013)01-007804中圖分類(lèi)號(hào):TM46文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B學(xué)科分類(lèi)號(hào):47040基于熱重分析的金屬鎂渣脫硫劑活化研究胡新華1,喬曉磊2,李經(jīng)寬(1.山西大學(xué)工程學(xué)院,太原030013;2.太原理工大學(xué),太原030024)Metal Magnesium Slag Desulfurization Agent Activation Research Basedon the Thermal AnalysisHU Xin-hua, QIAO Xiao-lei, LI Jing-kuan'(1. Engineering College of Shanxi University, Taiyuan 030006, China2. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)ABSTRACT: Based on the simulated furnace gas composition性,造成土壤板結(jié),同時(shí)呈一定的堿性,造成土and temperature, the experiment determines the calcium壤鹽堿化。utilization rate of relevant sampl在對(duì)鎂渣進(jìn)行熱重脫硫?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn),鎂渣能instrument. The experimental results show that the steam與SO2發(fā)生反應(yīng),起到固硫的作用,但其脫硫效率activation effect is the most obvious and hydration activation偏低,本文從增加鎂渣的比表面積和孔容積的角takes the second place. These experiments open up a newdirection to the improvement of efficiency in度出發(fā),采用蒸汽活化、水合活化的方法,進(jìn)desulfurization agent and magnesium slag recycling步提高鎂渣的鈣利用率。KEY WORDS: activation; desulphurization; magnesium slag2實(shí)驗(yàn)設(shè)備摘要:實(shí)驗(yàn)在模擬爐內(nèi)氣體成分和溫度的基礎(chǔ)上,通過(guò)熱21蒸汽活化器重分析儀測(cè)定了各相關(guān)樣品的鈣利用率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明圖1給出了本文設(shè)計(jì)建造的小型蒸汽活化實(shí)蒸汽活化效果最為明顯,水合活化效果次之,確實(shí)能提高驗(yàn)裝置。主要由反應(yīng)器和溫度測(cè)量控制組成。反鎂渣的鈣利用率。實(shí)驗(yàn)為提高脫硫劑使用效率、金屬鎂渣應(yīng)器殼體最外層是一個(gè)直徑300mm的鋼套,內(nèi)側(cè)以廢治廢開(kāi)辟了一條新的方向。由保溫層和電阻絲構(gòu)成,殼體的下部加水,上蓋關(guān)鍵詞:活化;脫硫;鎂渣可以打開(kāi),反應(yīng)篩上放置藥品,懸掛在上蓋上引言上蓋還設(shè)有壓力表和排空閥各一個(gè),排空閥便于中國(guó)鎂工業(yè)從20世紀(jì)80年代起步,進(jìn)入新世增加水蒸汽分壓,提高活化效果。插入上蓋的熱紀(jì)后得到了快速發(fā)展。在成為世界產(chǎn)鎂大國(guó)的同電偶測(cè)得溫度數(shù)據(jù)后輸入溫度控制器,再經(jīng)固態(tài)時(shí),煉鎂的附屬產(chǎn)物一金屬鎂渣也大量產(chǎn)生,鎂渣繼電器改變輸人電阻絲的電流來(lái)調(diào)節(jié)其發(fā)熱功率,的污染顯而易見(jiàn),金屬鎂渣為粉塵物,在自然環(huán)境從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)溫度控制,其反應(yīng)器保持在實(shí)驗(yàn)要中極易形成粉塵污染,金屬鎂渣還具有很強(qiáng)的吸潮求的溫度范圍內(nèi),其溫度范圍為(100-400℃。2,2硫化器由于熱重儀的得到的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量不足以完基金項(xiàng)目:山西高等學(xué)校留學(xué)回國(guó)人員科研資助項(xiàng)目(N成后續(xù)試驗(yàn),本文自行設(shè)計(jì)了小型硫化實(shí)驗(yàn)臺(tái)Project Supported by Sponsored Research Project of Returned Over-如圖2所示。參數(shù)如下:氮?dú)饬髁?0-1000Talents in Colleges and Universities(No. 2001-15)氧氣CyH中國(guó)煤化工化硫流量CNMHG第1期胡新華等:基于熱重分析的金屬鎂渣脫硫劑活化研究熱電偶?jí)毫Ρ?min,加熱至860℃時(shí),升溫速率為10℃/min。直溫度控制器非空閥到設(shè)定溫度900℃。恒溫保持10min,切換人反應(yīng)氣體,開(kāi)始實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析4.1蒸汽活化溫度對(duì)脫硫效率的影響圖1活化裝置示意圖圖3表示了活化溫度對(duì)鎂渣活化效果的影響。Fig 1 Activation equipment sketch map實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于未經(jīng)活化的鎂渣,不同溫度下的活化后的樣品的鈣利用率都有不同程度的提(0-80)ml/min。溫度變化范圍:0-1200℃。;120℃時(shí)的活化效果最好,隨著活化溫度的提流量計(jì)石英管硅碳棒石英舟高,活化效果呈下降趨勢(shì)。這與 Shearer和 Marquis等人研究接近,其原因可以通過(guò)氣體擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系以及化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系加以分析。隨著蒸汽溫度的提高,CaO和水蒸汽之間的化學(xué)反應(yīng)比水蒸汽的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行得要快。水蒸二氧化硫/氧氣/氮?dú)鉁囟瓤刂破魑矚馓幚砥饕窃贑aO顆粒的外層與之發(fā)生反應(yīng)而生成摩爾體積比CaO高兩倍的Ca(OH,結(jié)果使通向圖2硫化器示意圖CaO的孔隙很快被堵塞,而降低了CaO的轉(zhuǎn)化程度。Fig2 Desulfurization device sketch map而在較低溫度條件下,擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的控制作將氮?dú)?、氧氣、二氧化硫三種氣體按比例混用相當(dāng),CaO的水合過(guò)程進(jìn)行得比較均勻一致。合,用以模擬煙氣,石英管通過(guò)硅碳棒加熱到額定溫度,并用溫度控制儀確保溫度恒定,石英舟中放置了實(shí)驗(yàn)藥品,通入石英管的混合氣體與石英舟的藥品發(fā)生固硫反應(yīng),最后反應(yīng)后的氣體在經(jīng)過(guò)尾氣處理后排入大氣。302.3熱重分析儀實(shí)驗(yàn)采用瑞士 Mettler- Toledo公司的TGA/SDTA851e熱天平,具體參數(shù)如下:主熊型號(hào): TGA/SDTA851e;溫度范圍:室溫~1600℃大測(cè)試爐:直徑12mm,容積900μl;500100015002000250030003500反應(yīng)時(shí)間(seco溫度準(zhǔn)確度:±0.25℃圖3活化溫度對(duì)活化后的鎂渣脫硫性能的影響溫度重復(fù)性:±0.15℃;Fig3 Influence of activation temperature on desulfurize-線性升溫速率:001-100)℃/mintion efficiency for activated magnesium residuesSDTA分辨率:0005℃。4.2蒸汽活化時(shí)間對(duì)脫硫效率的影響3實(shí)驗(yàn)條件圖4很直觀地反映出不同活化時(shí)間對(duì)活化前后實(shí)驗(yàn)條件為溫度900℃、氧氣流量40m/min鎂渣脫硫性能的影響。從圖中可以看到,60min(5%含量)、SO2流量24 ml/min((3000pm)、N2流時(shí),相鄰兩條曲線的鈣利用率分別提高了6%量736 1,總流量800m/min。熱重實(shí)驗(yàn)時(shí),2.5%、12%。一般的,活化后的鎂渣的脫硫性能稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品,放在熱重儀的坩堝內(nèi),通入都有不同程度的提升,并且隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)N,開(kāi)始加熱,設(shè)置初始溫度為50℃,升溫速率脫硫性能呈持續(xù)提高的趨勢(shì),但脫硫性能的提高與為100℃min,加熱至650℃時(shí),升溫速率改為活化時(shí)間的延長(zhǎng)不呈線性關(guān)系。這是因?yàn)榉磻?yīng)初50℃/min,加熱至800℃時(shí),升溫速率為20℃期,CaO顆粒拉備而后應(yīng)劇烈,隨著中國(guó)煤化工CNMHG電力學(xué)報(bào)第28卷反應(yīng)的不斷進(jìn)行,顆粒表面逐漸被Ca(OH2所覆水蒸汽分子與內(nèi)部的CaO反應(yīng),生成摩爾體積更蓋,水蒸汽需要滲透到顆粒內(nèi)部才能發(fā)生反應(yīng),因大的Ca(OH)2,體積的膨脹,撐破了外層的 CaSo此隨著反應(yīng)程度不斷加大,反應(yīng)趨于停滯。包裹,將新鮮的CaO或者Ca(OH2裸露出來(lái)。裸露的caO與水分子繼續(xù)反應(yīng),將裸露縫隙繼續(xù)撐大,甚至反包裹了CaSO4。圖6是祁海鷹、由長(zhǎng)福、王愛(ài)軍等人給出的乏脫硫劑蒸汽活化機(jī)理示意圖30也很好的論證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而在接著的熱重實(shí)驗(yàn)中蟲(chóng)25由于反應(yīng)溫度高(900℃),之前生成的Ca(OH)2再次分解,提供了更多的比表面積和孔容積顆粒破碎10蒸汽活化CaO遷移Caso cao0500100015002000250030003500反應(yīng)時(shí)間(secCao圖4活化時(shí)間對(duì)活化后的鎂渣脫硫性能的影響Fig 4 Effect of activation time on desulfurizationSO.→二次硫efficiency for activated magnesium residues43活化時(shí)間對(duì)乏脫硫劑脫硫效率的影響對(duì)鎂渣先進(jìn)行脫硫,得到的乏脫硫劑進(jìn)行不同圖6乏脫硫劑蒸汽活化機(jī)理示意圖時(shí)間的活化,然后再次進(jìn)行脫硫,將兩次的脫硫效Fig6 Mechansim of spent sorbent with steamed activation率進(jìn)行疊加,得到了如圖5的脫硫性能曲線圖。值得注意的是,20min活化后,鎂渣的脫硫性能幾乎結(jié)論沒(méi)有提高,60min和120min活化后反而有很高的(1)金屬鎂渣中的主要化學(xué)成分之一的CaO,性能提高。初次進(jìn)行脫硫后,鎂渣表面被CaSO4所可以用作脫硫劑起到脫硫作用。覆蓋,鎂渣變成了乏脫硫劑,要想使鎂渣重新具有(2)無(wú)論是水合活化還是蒸汽活化,都是通過(guò)提脫硫性能,必須有新鮮的CaO或者Ca(OH)2露出。高鎂渣的比表面積和孔容積,從而提高其脫硫性能。20min的活化,鎂渣的脫硫性能幾乎沒(méi)有提高的現(xiàn)(3)活化效果隨蒸汽溫度的提高而降低。象說(shuō)明,在20min內(nèi)水蒸汽分子不足以滲透到顆蒸汽活化的效果隨活化時(shí)間的延長(zhǎng)而提粒內(nèi)部。隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng),滲透到顆粒內(nèi)部的高,但時(shí)間因素影響并不大,即較短活化時(shí)間也可以達(dá)到很好的效果,這對(duì)活化的工業(yè)應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)]陳振華.鎂合金M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004[2]喬小磊.金屬鎂冶煉還原渣脫硫性能的研究[D].山西太原:太原理工QIAO Xiao-lei. Research on Desulfurization Efficiency of Magnesiumof techno處理鎂渣[3] Shearer J A, Hilterman M J, Frommell E A. Current status of the ADVA-CATE Process for Flue Gas Desulfurization U Air Waste Manage, Assoc,5001000150020002500300035004]祁海鷹,由長(zhǎng)福,王愛(ài)軍,等蒸汽活化改善中煙氣脫硫的機(jī)理中反應(yīng)時(shí)間(sec)國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2002,22(7):119-124圖5活化時(shí)間對(duì)乏脫硫劑脫硫效率的影響Improving the Medium Temperature FGD Process by Reactivating SorbentsFig5 Effect of activation time on desulfurizationby Steam[J]. Proceedings of the CSEE, 2002, 22(7): 119-124efficiency for activated spent sorbents中國(guó)煤化工第87頁(yè)CNMHG李升明:三點(diǎn)法找動(dòng)平衡在發(fā)電廠排粉風(fēng)機(jī)的應(yīng)用探討半徑1000mm處由b點(diǎn)朝a點(diǎn)方向偏移286mm(4)作圖時(shí),應(yīng)盡量精確,尤其是平衡塊應(yīng)加處上焊接配重塊。封風(fēng)殼人孔門(mén),測(cè)得校正后振動(dòng)的位置,由于空間位置狹小,不便于測(cè)量∠OSh,值如表1所示?？刹捎孟嗨迫切蔚脑碛?jì)算出偏移的弦長(zhǎng),然后表1排粉風(fēng)機(jī)振動(dòng)值比較(單位:mm)再對(duì)應(yīng)在葉輪上找出不平衡的點(diǎn)。Tab. I Comparison of exhauster vibration value4結(jié)束語(yǔ)(unit: mm風(fēng)輪側(cè)水平方向垂直方向針對(duì)振動(dòng)問(wèn)題,首先應(yīng)根據(jù)可能原因進(jìn)行逐振動(dòng)軸向方向(⊙)排查,對(duì)于因葉輪磨損不均勻引起的振動(dòng)問(wèn)題,可校正前以利用三點(diǎn)法快速進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。排粉風(fēng)機(jī)減振的實(shí)踐證明,效果顯著。校正后002000270.023參考文獻(xiàn)由表1可以看出,經(jīng)過(guò)三點(diǎn)法找動(dòng)平衡后,已將「!山西省電力工業(yè)局編鍋爐設(shè)備檢修(中級(jí)工川M,北京:中國(guó)電力出軸承座振動(dòng)降為合格值,有利于排粉機(jī)的安全運(yùn)行。12黃曉.用動(dòng)平衡方法消除一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2010,3使用三點(diǎn)法校驗(yàn)動(dòng)平衡時(shí)的注意事項(xiàng)(22):2631(1)葉輪上焊接的三個(gè)螺母必須一次性焊接牢HUANG Xiao. Dynamic Balance Method of Fan Rotor Vibration EliminatingTime[]. Business Development Technology, 2010(22): 26-31固并固定在葉輪后盤(pán)內(nèi)側(cè)上,便于下次動(dòng)平衡校正3]鄧昭銘,杜志忠.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M]北京:高等教育出版社,1996(3)用焊條焊接平衡鐵塊時(shí),先在平衡塊上找出平衡塊的中心,焊接時(shí)將中心對(duì)中平衡點(diǎn),同時(shí)焊接在磨損稍不嚴(yán)重的葉輪后盤(pán)內(nèi)側(cè)上,便于保證振動(dòng)的精度以防止平衡塊在磨損后振動(dòng)加大。收稿日期:2012-07-28作者簡(jiǎn)介:(3)試加重塊后分別所測(cè)得的3次振動(dòng)值,必李升明(1975-),男,工程師,主要從事熱電廠生產(chǎn)技術(shù)和須是在軸承座同一方向上,并要求數(shù)據(jù)是振動(dòng)最大設(shè)備檢修管理工作,130370610959126c0m。時(shí)的穩(wěn)定值。(責(zé)任編輯:王靜)(上接第80頁(yè))收稿日期:2012-08-20作者簡(jiǎn)介:胡新華(1979—),女,碩士,助教,主要從事大氣、水污染治理方面的研究,13994259424@163cm;喬曉磊(1980),男,碩士,工程師,電廠經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行及污染物控制經(jīng)寬(1980),男,碩土,講師,電廠經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行及污染物控制。(責(zé)任編輯:王靜)中國(guó)煤化工CNMHG