專利名稱：石灰石活性測試方法及其分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于煙氣脫硫過程的檢測技術(shù)，用于指導(dǎo)煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化。屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)迅速持續(xù)地發(fā)展，大氣被SO2嚴(yán)重污染狀況日漸顯著。如中國SO2排放量達(dá)2000多萬噸，成為世界SO2排放的第一大國。燃煤鍋爐煙氣脫硫(FGD)是現(xiàn)今唯一能大規(guī)模減少SO2排放的途徑，在此技術(shù)中，石灰石/石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)占有主導(dǎo)地位。在WFGD中，石灰石漿液作為SO2的吸收劑，當(dāng)SO2濃度相同時，其吸收速率決定于石灰石的溶解特性。石灰石的活性綜合反應(yīng)了石灰石吸收二氧化硫的能力，因而石灰石的活性對脫硫效率、脫硫系統(tǒng)設(shè)計具有重要意義。
在煙氣脫硫工程設(shè)計中，常根據(jù)石灰石的活性對制漿系統(tǒng)的制漿能力進(jìn)行設(shè)計，如果設(shè)計能力過大，會造成資源的浪費；設(shè)計能力過小，又達(dá)不到脫硫的要求。而目前國內(nèi)各電廠在進(jìn)行制漿系統(tǒng)設(shè)計時，由于對石灰石的活性了解不深入，以及測試的不準(zhǔn)確，常為了保險起見而把制漿能力設(shè)計得很大，因而造成了不必要的投入。
石灰石的活性是評價煙氣脫硫過程中脫硫效率的一個重要參數(shù)。目前，目前國內(nèi)外針對石灰石活性的測試幾乎均以酸滴定為基礎(chǔ)，且均是在實驗室對少量的石灰石樣品進(jìn)行快速分析，沒有系統(tǒng)的測試裝置；發(fā)展較成熟的是AEE公司所生產(chǎn)的自動滴定儀，也是以酸滴定為基礎(chǔ)所建立的。但是由于酸滴定的反應(yīng)機(jī)理與實際脫硫過程不同，故其測試結(jié)果不能為工程運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的問題提供參考。
目前，國內(nèi)尚無完整的、統(tǒng)一的石灰石活性測試標(biāo)準(zhǔn)，各廠家均是根據(jù)具體的脫硫設(shè)備，參照國外有關(guān)方法建立測試標(biāo)準(zhǔn)及實驗方法，沒有通用性，且標(biāo)準(zhǔn)不一致。國內(nèi)現(xiàn)有的一種測試石灰石活性的方法是電力行業(yè)于2005年6月1日起實施的《中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》DL/T943(煙氣濕法脫硫用石灰石粉反應(yīng)速率的測定)。此方法必須對石灰石的成分進(jìn)行準(zhǔn)確分析，并且認(rèn)為石灰石中碳酸鈣和碳酸鎂與鹽酸的反應(yīng)性相同，如果石灰石成分分析有誤差，則測定結(jié)果意義不大，故實際應(yīng)用較少。目前國內(nèi)外使用較多的是AEE測試方法。綜觀國內(nèi)外目前的石灰石活性測試方法，其共通點為大多采用酸滴定方法，酸滴定方法的優(yōu)點是操作簡單、檢測迅速；缺點則是反應(yīng)機(jī)理與實際脫硫過程不同，往往不能正確反映石灰石的活性。石灰石活性測試方法和裝置是評價石灰石的活性對脫硫效率、脫硫系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。因此，尋求一種簡單、安全、且與實際工程較為相似的模擬裝置是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有石灰石活性滴定實驗裝置的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能夠模擬煙氣脫硫?qū)嶋H過程，并能更準(zhǔn)確評價石灰石活性的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種實現(xiàn)上述方法的分析系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的石灰石活性測試方法，其特征在于將石灰石漿液同SO2煙氣直接反應(yīng)，模擬實際脫硫過程，通過測量SO2的脫除率來反映石灰石的活性，SO2脫除率越高，說明石灰石活性越好；SO2脫除率越低，說明石灰石活性越差。
具體步驟如下A、測試準(zhǔn)備(1)將待分析的石灰石磨制成250目的粉末；(2)配制石灰石漿液，漿液配比為5％(重量體積比)；B、測試步驟(1)模擬煙氣及流量控制，通過減壓閥調(diào)節(jié)N2，CO2，O2和SO2氣體流量；(2)開啟溫度控制器，設(shè)定煙氣溫度為135℃左右；(3)將配制的石灰石漿液放入漿液池中，維持其溫度在50℃左右，并保持?jǐn)嚢?，使其中的石灰石顆粒不至于沉降；(4)開啟漿液泵，控制流量為20L/h，開啟pH控制儀，調(diào)節(jié)漿池內(nèi)的pH值；未進(jìn)行pH調(diào)節(jié)時，可省去；并記錄吸收尾氣中SO2的含量，最后分析。
實現(xiàn)上述方法的石灰石活性測試分析系統(tǒng)，包括石灰石漿液池、漿液泵、吸收塔、氣體鋼瓶、氣體流量控制器、石灰石漿液回收池、漿液流量控制器；漿液池通過管道、漿液泵、漿液流量控制器與吸收塔頂部的總管入口連通，總管設(shè)有漿液流量控制器與吸收塔連通，吸收塔底部設(shè)出口通入石灰石漿液回收池；吸收塔順流吸收端部連接煙氣溫度控制器；吸收塔逆流吸收端部經(jīng)數(shù)據(jù)測量口連接氣體分析儀；氣體鋼瓶模擬煙氣通過氣體流量控制器通入煙氣溫度控制器；石灰石漿液池和石灰石漿液回收池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置和恒溫裝置。
進(jìn)一步，所述石灰石漿液池、石灰石漿液回收池之間設(shè)有PH控制儀。
本發(fā)明方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面(1)綜合考慮了石灰石的成分、雜質(zhì)、結(jié)構(gòu)等各方面性質(zhì)對SO2吸收的影響；
(2)吸收反應(yīng)條件與實際工業(yè)過程極為接近，真實反應(yīng)了石灰石的活性；(3)采用本發(fā)明方法對石灰石活性進(jìn)行分析，不僅有利于在WFGD系統(tǒng)設(shè)計階段選擇合適的吸收劑，而且可以在運(yùn)行階段確定最優(yōu)運(yùn)行操作參數(shù)，進(jìn)而降低投資與運(yùn)行；(4)此測試系統(tǒng)能夠模擬實際工業(yè)過程，研究石灰石漿液對二氧化硫的吸收情況；(5)測定方法簡單、有效，易于實現(xiàn)，可以正確評價石灰石的活性，為煙氣脫硫工程設(shè)計提供理論依據(jù)；(6)本發(fā)明模擬系統(tǒng)接近工業(yè)實際，結(jié)構(gòu)簡單，且易于控制。


圖1為本發(fā)明測試分析系統(tǒng)原理流程圖。
具體實施例方式
石灰石活性測試方法，將石灰石漿液同SO2煙氣直接反應(yīng)，模擬實際脫硫過程，通過測量SO2的脫除率來反映石灰石的活性，SO2脫除率越高，說明石灰石活性越好；SO2脫除率越低，說明石灰石活性越差。具體步驟如下A、測試準(zhǔn)備(1)將待分析的石灰石磨制成250目的粉末；(2)配制石灰石漿液，漿液配比為5％(如石灰石∶水＝50g∶1L)；B、測試步驟(1)模擬煙氣及流量控制，通過減壓閥調(diào)節(jié)N2，CO2，O2和SO2氣體流量；如四種氣體流量分別為N2＝1.64m3/h，CO2＝0.24m3/h，O2＝0.12m3/h，SO2＝120mL/min；(2)開啟溫度控制器，設(shè)定煙氣溫度為135℃；(3)將配制的石灰石漿液放入漿液池中，維持其溫度在50℃左右，并保持?jǐn)嚢?，使其中的石灰石顆粒不至于沉降；(4)開啟漿液泵，控制流量為20L/h，開啟pH控制儀，調(diào)節(jié)漿池內(nèi)的pH值；未進(jìn)行pH調(diào)節(jié)時，可省去；并記錄吸收尾氣中SO2的含量，最后分析。
如圖1所示，石灰石活性測試分析系統(tǒng)，包括石灰石漿液池11、漿液泵12、吸收塔13、氣體鋼瓶14、氣體流量控制器J-N、石灰石漿液回收池15、漿液流量控制器A-I；漿液池11通過管道、漿液泵12、漿液流量控制器I與吸收塔13頂部的總管16入口連通，總管16設(shè)有漿液流量控制器A-F與吸收塔13連通，吸收塔13底部設(shè)出口通入石灰石漿液回收池15；吸收塔13順流吸收端部連接煙氣溫度控制器R；吸收塔13逆流吸收端部經(jīng)數(shù)據(jù)測量口1-5連接氣體分析儀；氣體鋼瓶14模擬煙氣通過氣體流量控制器J-N通入煙氣溫度控制器R；石灰石漿液池11和石灰石漿液回收池15內(nèi)設(shè)有攪拌裝置P、O和恒溫裝置；氣體分析儀，采用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品即可。
參見圖1，石灰石漿液池11、石灰石漿液回收池15之間設(shè)有PH控制儀Q，通過開關(guān)閥G、H的選擇確定石灰石漿液的流向。
本發(fā)明的測試結(jié)果本測試技術(shù)與工程實際較為符合，可以對石灰石活性進(jìn)行準(zhǔn)確測定，此方法能夠模擬煙氣脫硫?qū)嶋H過程，準(zhǔn)確度高。由這種方法得到的石灰石活性參數(shù)，可用于煙氣脫硫設(shè)計，本石灰石活性測試技術(shù)在國內(nèi)外屬于先進(jìn)水平。
活性評價本發(fā)明方法及系統(tǒng)能夠模擬實際工業(yè)過程，研究石灰石漿液對二氧化硫的吸收情況。吸收過程的工藝參數(shù)與實際情況接近，石灰石的活性采用SO2溶解的平均速率進(jìn)行量度。含二氧化硫煙氣與石灰石漿液的主要反應(yīng)為
石灰石在時刻t的瞬時速率為A2,i′=ci-1-ciΔti,i=1,2,3······n]]>A2′=Σ1nA2,i′n]]>式中，ci-i時刻的出口SO2濃度，ppm；ci-1-i-1時刻的出口SO2濃度，ppm；Δti-i時刻與i-1時刻的時間間隔，s；A2i′-SO2在Δti時間內(nèi)的平均溶解速率；A2′-SO2的平均溶解速率，即為石灰石活性。
n-SO2的讀取次數(shù)，n≥100采用SO2溶解的平均速率評價石灰石的活性。SO2溶解的平均速率越大，石灰石活性越大；SO2溶解的平均速率越小，石灰石活性越小。
本發(fā)明針對實際運(yùn)行情況開發(fā)與實際工程較為相似的模擬裝置，通過對實際脫硫過程的模擬，得到比較準(zhǔn)確的石灰石活性值，為工程設(shè)計提供依據(jù)，從而降低煙氣脫硫的投入費用。
本發(fā)明以鋼瓶作為氣源，用流量計調(diào)節(jié)氣體成分和流量，電加熱后得到模擬工業(yè)實際情況的煙氣。反應(yīng)池的溫度、攪拌強(qiáng)度、充氧強(qiáng)度設(shè)定在確定值，用pH計控制石灰石漿液的加入，使pH值維持不變。石灰石的活性采用SO2溶解的平均速率進(jìn)行量度。
模擬煙氣部分煙氣中的主要成分N2、O2及CO2，SO2為重點控制對象，各種氣體用瓶裝純氣體。
吸收塔部分采用液幕吸收塔進(jìn)行模擬。模擬煙氣在塔中的停留時間必須足夠長，以保證二氧化硫的充分吸收。
本發(fā)明操作規(guī)程在實際工程中，對進(jìn)入吸收塔的漿液均會進(jìn)行嚴(yán)格的pH控制，但在本項目的石灰石活性測試中，由于只需考慮吸收塔上半部的煙氣吸收，對于下半部的氧化過程不需考慮，且考慮到進(jìn)行pH值控制的操作比較復(fù)雜，因此本發(fā)明中大部分模擬煙氣可不進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。實際上，是否對噴淋漿液的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)不會對幾種石灰石的活性順序產(chǎn)生影響，當(dāng)不進(jìn)行pH調(diào)節(jié)直接噴石灰石原漿液時，由于pH值較高，會使幾種石灰石的活性同時增高；而當(dāng)進(jìn)行pH調(diào)節(jié)時，會使噴淋的循環(huán)漿液的pH值降低，從而使幾種石灰石的活性同時下降，但其變化趨勢應(yīng)是相同的，且活性大小順序不應(yīng)發(fā)生變化，而從測試觀察得到的結(jié)果也驗證了此結(jié)論。
而AEE測定方法采用酸對石灰石進(jìn)行滴定，由于分析時石灰石用量較少，容易因石灰石取樣造成成分偏析，最終導(dǎo)致活性結(jié)果不準(zhǔn)確，且酸滴定的反應(yīng)機(jī)理與實際脫硫工藝存在較大差異。
權(quán)利要求
1.石灰石活性測試方法，其特征在于將石灰石漿液同SO2煙氣直接反應(yīng)，模擬實際脫硫過程，通過測量SO2的脫除率來反映石灰石的活性，SO2脫除率越高，說明石灰石活性越好；SO2脫除率越低，說明石灰石活性越差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟如下A、測試準(zhǔn)備(1)將待分析的石灰石磨制成250目的粉末；(2)配制石灰石漿液，漿液配比為5％；B、測試步驟(1)模擬煙氣及流量控制，通過減壓閥調(diào)節(jié)N2，CO2，O2和SO2氣體流量；(2)開啟溫度控制器，設(shè)定煙氣溫度為135℃；(3)將配制的石灰石漿液放入漿液罐中，維持其溫度在50℃，并保持?jǐn)嚢?，使其中的石灰石顆粒不至于沉降；(4)開啟漿液泵，控制流量為20L/h，開啟pH控制儀，調(diào)節(jié)漿池內(nèi)的pH值；未進(jìn)行pH調(diào)節(jié)時，可省去；并記錄吸收尾氣中SO2的含量，最后分析。
3.石灰石活性測試分析系統(tǒng)，其特征在于包括石灰石漿液池(11)、漿液泵(12)、吸收塔(13)、氣體鋼瓶(14)、氣體流量控制器(J-N)、石灰石漿液回收池(15)、漿液流量控制器(A-I)；漿液池(11)通過管道、漿液泵(12)、漿液流量控制器(I)與吸收塔(13)頂部的總管(16)入口連通，總管(16)設(shè)有漿液流量控制器(A-F)與吸收塔(13)連通，吸收塔(13)底部設(shè)出口通入石灰石漿液回收池(15)；吸收塔(13)順流吸收端部連接煙氣溫度控制器(R)；吸收塔(13)逆流吸收端部經(jīng)數(shù)據(jù)測量口(1-5)連接氣體分析儀；氣體鋼瓶(14)模擬煙氣通過氣體流量控制器(J-N)通入煙氣溫度控制器(R)；石灰石漿液池(11)和石灰石漿液回收池(15)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置(P、O)和恒溫裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石灰石活性測試分析系統(tǒng)，其特征在于所述石灰石漿液池(11)、石灰石漿液回收池(15)之間設(shè)有PH控制儀(Q)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種石灰石活性測試方法及其分析系統(tǒng)，是將石灰石漿液同SO
文檔編號G01N31/00GK1869685SQ200610054309
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者董凌燕, 杜云貴, 劉清才, 楊劍, 劉藝, 陳登福, 謝蘭, 羅新蕾, 羅捷 申請人:重慶大學(xué), 中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司