1.Hintergrund
Mit zunehmender Aufmerksamkeit des Landes für den Umweltschutz gilt für den wichtigsten Luftschadstoff S02und in der Schlüsselindustrie der Emissionen – thermischen Kraftwerken – ist es gemäß den Umweltvorschriften erforderlich, Rauchgasentschwefelungsanlagen zu installieren. In den letzten Jahren wurde eine große Anzahl von Entschwefelungsgeräten in Betrieb genommen, und die überwiegende Mehrheit der Entschwefelungsverfahren nutzt die Nassentschwefelungstechnologie für Kalksteingips. Für viele Küstenkraftwerke bietet der Meerwasserentschwefelungsprozess im Vergleich zur Kalkstein-Nassentschwefelungstechnologie offensichtliche Vorteile wie eine hohe Entschwefelungseffizienz, niedrige Betriebskosten, geringe Investitionen, ein einfaches und zuverlässiges System, keine Zusatzstoffe und keine Nebenprodukte. Für Küstenkraftwerke wäre die Einführung der Meerwasserentschwefelung eine gute Wahl. Daher besteht in China eine große Nachfrage nach Meerwasserentschwefelungstechnologie in Küstenkraftwerken. Derzeit wird die Meerwasser-Entschwefelungstechnologie jedoch vollständig von ausländischen Unternehmen monopolisiert, und die hohen Kosten für die Einführung der Technologie und die Post-Service-Gebühren stellen ein großes Hindernis für inländische Entschwefelungsunternehmen dar, die Meerwasser-Entschwefelungstechnologie einzuführen, was diesen Entschwefelungsprozess mit offensichtlichen Kostenvorteilen unmöglich macht soll in Küstenkraftwerken weit verbreitet eingesetzt werden, was die Kosten für die Entschwefelung und Emissionsreduzierung in Wärmekraftwerken erheblich erhöht. Gleichzeitig weisen die in Betrieb genommenen Meerwasserentschwefelungsprojekte im Allgemeinen niedrige technische Indikatoren auf, mit Entschwefelungsraten um 90 % und pH-Werten der Entwässerung im Allgemeinen unter 6,5, was die Anforderungen der chinesischen Vorschriften für Entschwefelungsemissionen nicht erfüllen kann. Daher ist es zwingend erforderlich, unabhängige Verfahren zur Meerwasserentschwefelung zu entwickeln.Titanbeschichtete Platten für Wärmeenergiewerden häufig in der Meerwasser-Rauchgasentschwefelungstechnologie eingesetzt.
2.Die Notwendigkeit der Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken
Gemäß den „Emission Standards for Air Pollutants from Thermal Power Plants“ (GB13223-1996) werden für Schwefeldioxid in Wärmekraftwerken zu unterschiedlichen Zeiträumen unterschiedliche Kontrollanforderungen vorgeschlagen. Für neue, erweiterte und renovierte Wärmekraftwerke (dritte Periode), deren Umweltverträglichkeitsberichte seit dem 1. Januar 1997 auf Prüfung und Genehmigung warten, gelten auf der Grundlage der Einführung einer vollständigen Emissionskontrolle für die gesamte Anlage Beschränkungen für die Konzentration der Schwefeldioxidemissionen im Schornstein hinzugefügt und mit den „zwei Kontrollzonen“ und dem Schwefelgehalt der Kohle verknüpft. Für Kohle mit einem Schwefelgehalt von mehr als 10 % beträgt die maximal zulässige Emissionskonzentration 1200 mg/Nm3 und für Kohle mit einem Schwefelgehalt von weniger als oder gleich 1 % beträgt sie 2100 mg/Nm3. Kraftwerke in den „zwei Kontrollzonen“ müssen Kohle mit einem Schwefelgehalt von mehr als 1 % entschwefeln, andernfalls können sie die Emissionsnormen nicht einhalten. Bei Kraftwerken mit einem Schwefelgehalt der Kohle unter 1 % sollte die Entschwefelung durch eine Umweltverträglichkeitsprüfung auf der Grundlage der zulässigen Gesamtemissionen und regionalen Kontrollgrenzen des Kraftwerks sowie lokaler Umweltqualitätsanforderungen bestimmt werden.
Die Emissionskontrolle von SO aus Kohlekraftwerken ist derzeit die dringendste Aufgabe im Bereich der Luftreinhaltung in China. Der Bau von Rauchgasentschwefelungsanlagen in Kohlekraftwerken wird ein zentraler Schwerpunkt der Luftreinhaltung und -kontrolle und eine wichtige Maßnahme zum Aufbau einer ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Gesellschaft sein. Die aktive Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Rauchgasentschwefelungstechnologie wird ein wichtiger Garant für die Reduzierung von SO und Emissionen sein. Das in dieser Masterarbeit vorgeschlagene Thema – die reine Meerwasser-Entschwefelungstechnologie – ist eine neue Technologie und Ingenieurspraxis für die Rauchgasentschwefelung in Kohlekraftwerken.
3. Forschungs- und Anwendungsstand der Rauchgasentschwefelungstechnologie in Kohlekraftwerken
Die früheste Technologie zur Entschwefelung von Kohlekraftwerken, FLUE GASDESULPHIZATION (FGD), stammt aus dem Vereinigten Königreich. Im Jahr 1927 führte das Land erstmals die Kalkstein-Entschwefelungstechnologie in den Kraftwerken Butterworth und Banziside (insgesamt 120 MW) am Ufer der Themse ein.
4. Forschungsstand der Meerwasser-Rauchgasentschwefelungstechnologie
Die Meerwasser-Rauchgasentschwefelungstechnologie ist eine Art nasse Rauchgasentschwefelungstechnologie, die für Kraftwerke geeignet ist, die an der Küste gebaut und mit Meerwasser gekühlt werden. Durch die Verwendung von Kraftwerkskühlwasser als Entschwefelungsmittel im Meerwasserentschwefelungsprozess entsteht kein Abfall und der Systembetrieb ist zuverlässig. Im Vergleich zu anderen Verfahren zur nassen Rauchgasentschwefelung sind die Betriebskosten aufgrund des Einsatzes von sehr geringTitanbeschichtete Platten für Wärmeenergie. Derzeit werden etwa 30 % der Kohlekraftwerke weltweit an der Küste gebaut, was die Entwicklung der Meerwasserentschwefelungstechnologie erheblich vorantreibt.
Die Meerwasser-Rauchgasentschwefelung hat heute eine mehr als 40-jährige Geschichte. Bereits in den 1960er Jahren erforschte die University of California, Berkeley in den USA den Prozessmechanismus der Meerwasser-Rauchgasentschwefelung. Meerwasser-Rauchgasentschwefelungsanlagen wurden zunächst in großem Umfang als unterstützende Anlagen für nicht kohlebefeuerte Industrien wie Aluminiumraffinerien und Ölraffinerien eingesetzt. Dutzende Meerwasser-Rauchgasentschwefelungsanlagen wurden in Norwegen, Großbritannien, den Niederlanden, Spanien, Zypern und anderen Ländern Europas in Betrieb genommen. Allerdings ist die Anwendung der Meerwasser-Rauchgasentschwefelungstechnologie in Küstenkraftwerken noch relativ begrenzt und steckt in China noch in den Kinderschuhen. Die Meerwasser-Rauchgasentschwefelungsanlagen werden in China in Betrieb genommen.
5. Theoretische Analyse des S02-Absorptionsreinigungsprozesses
Doppelmembrantheorie
Der Prozess der Meerwasserentschwefelung ist ein physikalisch-chemischer Prozess und sein Stofftransport basiert auf der Absorptionsreinigungstheorie – der „Doppelmembrantheorie“. Sein grundlegendes Argument ist, dass die Gasabsorption der Prozess der Absorption von Substanzen in der Gasphase ist, die zwischen den Phasen in die flüssige Phase überführt werden. Wenn Gas und Flüssigkeit miteinander in Kontakt kommen, gibt es auf beiden Seiten der Gas-Flüssigkeit auch bei Turbulenzen im Flüssigkeitskörper immer noch stabile Gas-Stagnationsschichten (Gasfilm) und Flüssigkeits-Stagnationsschichten (Flüssigkeitsfilm). Phase. Der Absorptionsprozess besteht darin, dass sich die absorbierenden Moleküle vom Gasphasenkörper zur Gasfilmoberfläche bewegen und dann durch den Gasfilm diffundieren, um die Gas-Flüssigkeits-Phasengrenzfläche zu erreichen. An der Grenzfläche lösen sich die absorbierenden Moleküle in der flüssigen Phase auf und diffundieren dann durch den Flüssigkeitsfilm auf molekulare Diffusionsart von der Grenzfläche der flüssigen Phase in den Körper der flüssigen Phase.
Physikalisches Absorptionsgleichgewicht
Wenn ein Gasgemisch mit einem Absorptionsmittel in Kontakt kommt, wird der Stoffübergang der absorbierbaren Bestandteile der Gasphase in die flüssige Phase als Absorptionsprozess bezeichnet. Während des Absorptionsprozesses gibt es auch einen Stoffübergangsprozess, bei dem die absorbierten Bestandteile aus der flüssigen Phase in die Gasphase entweichen, den sogenannten Desorptionsprozess. Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck sind die Geschwindigkeit des Absorptionsprozesses und die Geschwindigkeit des Desorptionsprozesses schließlich gleich und der Stoffübergang zwischen Gas- und Flüssigphase erreicht ein dynamisches Gleichgewicht. An diesem Punkt ist der Gehalt an gelösten Stoffen des Gases in der flüssigen Phase die Löslichkeit des Gases. Die Löslichkeit von Gasen hängt mit den Eigenschaften von Gasen und Lösungsmitteln zusammen. Eine Erhöhung der Lösungsmittellöslichkeit, des Drucks oder der Temperatur erhöht die Löslichkeit gelöster Stoffe. Die Gaslöslichkeit ist die Anzahl der Kilogramm gelösten Gases pro 100 kg Wasser. Bei Verwendung von Wasser als Absorptionsmittel ist SO ein mäßig gelöstes Gas.
Gas-Flüssigkeits-Gleichgewicht mit chemischen Reaktionen
Sowohl die physikalische als auch die chemische Absorption werden durch die Diffusionsgeschwindigkeit der Gasphase (oder den Widerstand des Gasfilms) und die Diffusionsgeschwindigkeit der flüssigen Phase oder den Widerstand des Flüssigkeitsfilms beeinflusst. In der Technik wird es häufig verwendet, um die Störung von Gas-Flüssigkeits-Phasen zu verstärken und den Widerstand zwischen Gasfilm und Flüssigkeitsfilm zu beseitigen. Bei der Rauchgasentschwefelung muss eine große Menge Rauchgas mit geringer S0-Konzentration in einem Augenblick kontinuierlich gereinigt werden. Wenn die physikalische Absorption allein verwendet wird, ist die Reinigungseffizienz sehr gering und es ist schwierig, die Emissionsstandards für SO einzuhalten. Daher wird die chemische Absorptionsmethode häufig in der Rauchgasentschwefelungstechnologie eingesetzt. Der Einsatz der chemischen Absorptionsmethode zur Rauchgasentschwefelung ist technisch ausgereift, verfügt über umfangreiche Betriebserfahrung und große Praktikabilität und hat sich zur am weitesten verbreiteten und am weitesten verbreiteten Rauchgasentschwefelungstechnologie entwickelt. Auch der Meerwasserentschwefelungsprozess basiert auf der chemischen Absorption.
Die chemische Absorption besteht aus zwei Prozessen: physikalischer Absorption und chemischer Reaktion. Bei der physikalischen Absorption löst sich das absorbierte Gas in der flüssigen Phase. Wenn die Gas-Flüssigkeit das Phasengleichgewicht erreicht, ist die Gleichgewichtskonzentration des absorbierten Gases die Grenze des physikalischen Absorptionsprozesses. Die aktiven Komponenten im absorbierten Gas durchlaufen chemische Reaktionen, und wenn die chemische Reaktion ein Gleichgewicht erreicht, ist der Verbrauch des absorbierten Gases die Grenze des chemischen Absorptionsprozesses. In praktischen technischen Anwendungen wie der Meerwasserentschwefelungstechnologie wird bei der Reinigung gasförmiger Schadstoffe üblicherweise eine chemische Absorptionsmethode eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt setzt sich die insgesamt gelöste Menge gasförmiger Schadstoffe aus der physikalischen Absorption in der flüssigen Phase und dem chemischen Verbrauch zusammen.
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