Повышение степени очистки от диоксида серы при использовании щелочных свойств золы.

Для расчета абсорбции сернистого ангидрида из дымовых газов очень важным является определение основных физико-химических про­цессов, протекающих в системах МЗУ и ГЗУ. В работах /13, 21/ показано, что в настоящее время большое внимание разработчиков привлекают скрубберные способы очистки дымовых газов совместно от окислов серы и золы. Такие схемы обладают тем свойством, что не требуются значительные капитальные затраты на сооружение специальных узлов сероочистки, т.к. имеющееся оборудование при не­значительной реконструкции позволяет решить, в большинстве слу­чаев, поставленную задачу - соблюдение санитарных норм. Кроме того, особенности технологического процесса - сжигание топлива в топках паровых и водогрейных котлов - не позволяет применять традиционные способы извлечения серы из газа, т.к. концентрация двуокиси серы в газовой фазе не превышает 0, 3-0, 4% по объему /21, 22/.

Весьма перспективным является повышение реакционной способ­ности поглотителя в орошающей воде путем увеличения щелочности раствора при использовании традиционной оборотной схемы. Исследо­вания, проведенные в работах /13, 23/, показали, что одной из действенных мер

Совершенствования эффективности сероулавливания является повышение растворимости соединений кальция, входящих в состав зол, в присутствии CO₂. Это достигается продувкой через емкость с пульпой некоторой части дымовых газов, содержащих в большинстве случаев около 8% CO₂. Растворимость, например, из­вестняка CaCO₃ в присутствии CO₂ резко повышается из-за обра­зования легко растворимой углекислой соли Ca(HCO₃)₂:

CaCO₃+ CO₂+H₂O→ Ca(HCO₃)₂ (2.2.1)

На рис. 2.2.1 представлена схема золоуловителя с принуди­тельной продувкой в контуре оборотного водоснабжения.

Поясним принцип формирования щелочных свойств золы, поступаю­щей в полый скруббер.

РИСУНОК

При сжигании твердого топлива происходит термическая обработка материала, что сопровождается определенными физико-хими­ческими процессами в его структуре.

Согласно дифференциально-термическому, химическому и рент­генографическому анализам ряда проб летучей золы различных топлив /21/ в ее состав входят такие соединения, как: CaO, SiO₂, Al₂O₃, CaSO₃, CaCO₃ и некоторые другие. CaO является из основных компонентов золы (его содержание составляет 8-43% на бессульфатную массу). Часть окислов содержится в золе в связанном между собой состоянии, часть - в химически свободном. Свобод­ная окись кальция образуется в топке в зоне высоких температур вследствие разложения карбоната и органических соединений кальция, содержащихся в топливе. Часть окиси кальция спекается с окислами кремния, железа и алюминия. Некоторая ее часть при снижении темпе­ры газов до 800°С связывается с окислами серы, содержащимися в дымовых газах, образуя сульфит и сульфат кальция.

CaO+SO₂→ CaSO₃

CaO+SO₃→ CaSO₄ (2.2.2)

Оставшаяся часть окиси кальция остается свободной – CaO_св. С увеличением общего содержания окиси кальция в золе растет и со­держание в ней CaO_св, причем быстрее, чем по линейному закону, т.к. при этом уменьшается содержание в золе SiO₂, Al₂O₃ и, сле­довательно, уменьшается доля связанной с ними окиси кальция.

Процентное содержание свободной окиси кальция в летучей золе личных типов можно приближенно определить по полуэмпирической формуле CaO_св=0, 0074 CaO²_общ /21/, где CaO_общ – общее содержание CaO в золе топлива, определяется по табличным данным, %.

Наряду со свободной окисью, сульфитом и сульфатом кальция в золе присутствуют окислы и соли других щелочных металлов (напри­мер, K₂O, Na₂O и т.д.), но в меньших количествах, поэтому их влияние на процессы, протекающие в системе МЗУ проявляется в значительно меньшей степени.