二氧化碳分离范文

二氧化碳分离范文（精选7篇）

二氧化碳分离 第1篇

关键词：二氧化碳,提纯分离,能量利用

二氧化碳的液化过程的实质就是对二氧化碳气体同时进行加压和冷却使其迅速液化。根据二氧化碳在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的性质, 使温度和压力其中一个指标处于一般状态下, 而来强化另一个指标, 从而实现二氧化碳的液化过程。气田二氧化碳在其提纯分离过程中, 随着压力、温度的变化, 往往会发生状态的改变, 如相态发生变化。伴随着这些状态的变化, 通常会发生一定的能量转移, 在一般情况下, 这是些能量的移入或移出都需要借助于外设备及介质才能完成, 而且这个过程都会产生新的能量消耗, 一般表现为电功耗。

1 研究内容

目前, 气田二氧化碳提纯分离生产工业级产品多采用如下工艺:来自气井的二氧化碳, 在井口经过油水分离装置进行预处理后, 大量的油水被分离。稍干净的二氧化碳通过管道输送到生产厂区进入生产装置, 经自控阀组减压至工作压力后进入蒸馏系统, 在蒸馏塔内, 高沸点的油、水进入二氧化碳再沸器, 再流入汽化, 再由汽化器将油、水进行分离。塔项馏出组分部分冷凝后产生回流, 经蒸馏工序脱去大部分油水。经过精馏处理后的产品, 经过液化冷凝后直接经过提馏分离, 将不凝性气体进行分离, 塔底组分即为工业一级产品。经过精馏处理后的产品进入吸附工序, 进行吸附分离操作。在塔内, 通常用活性炭及干燥剂来处理二氧化碳中的夹带的矿物油及少量水分。离开吸附工序的二氧化碳气体经过液化冷凝, 再进入提馏工序进行分离, 将不凝性气体进行分离, 塔底组分即为工业优级产品。吸附工序脱水去味后减压闪蒸至储罐的工作压力进入二氧化碳成品储罐, 闪蒸产生的气体靠压缩机抽回系统以维持储罐压力的稳定。

在这个过程中, 冷凝液化是二氧化碳生产的主要能耗过程, 目前我们使用氨螺杆压缩机组提供冷量, 每台氨螺杆压缩机组电机功率为250千瓦。如果在空调工况下液化二氧化碳, 平均每吨二氧化碳所需功耗98千瓦, 电耗33度。这个过程除提高制冷机的效率外, 能耗无法节省, 但是冷凝后的提馏及减压进罐过程的能量利用问题是值得思考的问题。

2 方案制定

现有的二氧化碳生产装置操作压力一般在4.2MPa~4.5MPa, 由于填料床层及设备管道阻力的影响, 在液化后, 压力较初始压力略有下降。在提馏塔中进行不凝性气体的分离, 这个过程需要顶部提供冷量以产生液体回流。

提馏工序的主要设备是提馏塔, 原料从塔中部适当位置进塔, 将塔分为两段, 上段为精馏段, 不含进料, 下段含进料板为提馏段, 冷凝器从塔顶提供液相回流, 再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。在精馏段, 气相在上升的过程中, 气相轻组分不断得到精制, 在气相中不断地增浓, 在塔顶获轻组分产品。在提馏段, 其液相在下降的过程中, 其轻组分不断地提馏出来, 使重组分在液相中不断地被浓缩, 在塔底获得重组分的产品。提馏段在塔底提供汽相回流, 而精馏段在塔顶提供液相回流, 其温度梯度是从上至下逐步升高的。在塔顶, 氢、甲烷、氮、氧等轻组分不凝性气体以一定流量持续排放, 二氧化碳在塔内从上到下得到进一步提纯, 作为产品从塔釜流出。

现在我们在二氧化碳生产过程是用氨作制冷剂来产生冷量的, 由于提馏塔顶气体二氧化碳的冷却温度在零下十几度, 这种低温工况的致冷效率十分低下, 电耗也浪费严重。我们知道, 液态二氧化碳减压闪蒸后会吸收大量热量, 决定利用二氧化碳的这一特性, 在其闪蒸进成品储罐之前选取少量流股作为提馏塔顶的致冷剂。

以年产十万吨的工业二氧化碳生产装置为例, 提馏塔项出气温度约为-12℃, 产生冷凝液需要的热负荷约为140千瓦。二氧化碳生产装置具有连续性的特点, 一般是24小时不间断生产。以我公司工业优级二车间为例, 每年实际开机实际约300天, 每吨产品平均电耗46度, 每小时产量约10吨, 全年总电耗约331.2万度。如果用氨作致冷剂, 仅为提馏塔提供冷量, 毎小时电耗约为47度, 全年电耗约33.84万度, 占整个装置电耗的10.2%。

如果用二氧化碳作致冷剂, 在液体二氧化碳进入成品储罐前, 分离一部分到提馏塔顶作为冷量使用。液体二氧化碳由于闪蒸气化为气体二氧化碳, 同时吸收热量, 达到致冷效果。

根据aspen软件计算, 140千瓦热负荷需要蒸发1.87吨液体二氧化碳。也就是说在进入成品储罐的二氧化碳中分出1.87吨/小时, 闪蒸后即可达到相同的致冷量, 而不需要增加电耗成本。而且闪蒸过程属于强制行为, 与液氨缓慢蒸发吸热相比更具功率, 因此利用液态二氧化碳作为提馏塔顶的致冷介质, 既能达到良好的工艺效果, 又节省了外来功率输入。

由于原系统采用液氨与气体二氧化碳换热, 该股能量直接来源于电力驱动的氨螺杆压缩机组, 这样不仅浪费了液态二氧化碳汽化时吸热而产生的冷量, 同时也需消耗气氨进行液化的热量。实施二氧化碳冷量回收利用, 就是用闪蒸后的二氧化碳热交换的方式去气化液态的二氧化碳, 基本上不再使用液氨。同时将二氧化碳气化时的冷量回收, 减少了氨螺杆压缩机的功耗, 节约了电力。

如果对我公司全部四套二氧化碳生产装置进行改造, 只需要对现有管线进行适当调整, 即可减少电力消耗8%。按照2010年电力使用情况, 全年可节省电力消耗96万度, 折合标准煤117.984吨。

3 结语

二硫化碳尾气的分离和综合利用 第2篇

二硫化碳尾气的分离和综合利用

利用活性碳吸附二硫化碳生产尾气中的CS2等物质,得到较纯净的H2S.利用低压蒸汽对活性碳进行解吸回收CS2.H2S和氨水反应生成(NH4)2S产品,取得良好的经济效益和环保效益.

作 者：李凤飞 李文风 LI Feng-fei LI Wen-feng  作者单位：株洲选矿药剂厂,株洲,41 刊 名：广州化工 英文刊名：GUANGZHOU CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 36(3) 分类号：X7 关键词：(NH4)2S   CS2   吸附   合成   综合利用  

二氧化碳分离 第3篇

稀土氧化物（REO）分离提纯；准入条件；放射影响

稀土是一种重要的战略资源，在国民经济中的作用不可替代，稀土开发在造福人类的同时，与之相伴的资源和环境问题日益凸显[1]。近年，尤其是2011年以来，国家陆续出台了多部重量级行业和环保法规政策从在稀土的开采、生产和出口等环节采取综合措施，加大资源和环境保护的力度，努力促进稀土行业持续健康发展。鉴于新的政策导向和稀土自身物料的特殊性，为项目把关、前期先行的“环评制度”也相应进行调整，理顺重点。在稀土工业林林总总的企业中以稀土精矿或混合稀土氧化物为原料，通过溶剂萃取等分离提纯手段生产单一稀土氧化物的稀土冶炼项目，其环境影响评价也体现了不同于一般工业项目的特殊侧向。

1.评价特殊侧重

政策法规特殊性。为保护稀土资源和生态环境，推动稀土产业结构调整和升级，2011年以来，国家紧锣密鼓地出台了众多有关稀土行业的政策法规，如2011年2月28日环保部发布《稀土工业污染物排放标准》，自2011年10月1日执行；2011年4月25日国家发改委发布《产业结构调整指导目录（2011年本）》，目录中稀土冶炼分离项目为限制投资类；2011年5月19日，国务院发布了最高级别的稀土政策《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》；2011年11月15日工信部、国土资源部、环保部和海关总署再次联合发下发《关于开展稀土专向整治行动联合检查的通知》；2012年6月国务院新闻办公室发布《<中国稀土状况及政策>白皮书》，之后2012年8月13日，工信部即发布了《稀土行业准入条件》（以下简称《准入条件》），该《准入条件》从生产规模、工艺、装备三方面对稀土企业提高了准入门槛，同时对企业能耗和环保也提出更严格、更明确要求[1]。在新的政策导向下，行业中的稀土化合物冶炼分离企业面临自身调整产能以适应行业发展，因此“环评制度”乃至各项目环境影响评价文件也更应充分论证政策的符合性。

物料理化性质特殊性。区别于一般工业项目，稀土冶炼分离涉及到放射性污染，这主要与稀土特殊的理化性质有关。稀土生产中放射性的来源有两个方面，一方面是稀土元素本身有少数几个在自然界丰度较小的放射性同位素。另一方面是稀土矿物中伴生的铀、钍和镭等天然放射性核素。稀土元素的天然放射性同位素的比放射性强度都很低，故稀土元素本身不作为放射性元素处理。稀土矿物中伴生的铀、钍和镭等天然放射性核素是稀土生产中放射性的主要来源，并在稀土中间产品和稀土合金产品中有所分布[2]。故伴生的放射性环境影响分析也是其项目环评特点之一。

2.典型案例

本文以“稀土氧化富集物分离提纯项目”为典型案例进行实例演示其环境评价特点侧向。

A.项目概况

基本概况。项目名称：新建稀土氧化富集物分离提纯项目；建设性质及进度：稀土冶炼，新建，试生产阶段；产品规模：3000吨/年；原辅材料：原料采用的是江西离子型稀土矿的产品氧化物富集物。P507（萃取剂）、磺化煤油（稀释剂）和环烷酸（萃取剂）、磺化煤油（稀释剂）两种萃取系统、HCl酸性介质、液碱皂化剂。

工艺流程。项目采用法国罗地亚稀土公司最先进P507-HCL体系串级萃取工艺，将混合的原料稀土氧化物逐个分离开，从而得到单一的高纯度的稀土氧化物。其工艺流程简述如下：

酸溶工序：用盐酸将稀土氧化物溶解成稀土氯化物溶液然后配制成一定的浓度，然后以离子状态进行萃取；萃取工序：在用P507-磺化煤油-HCl-RCl3体系进行稀土分离时，可将稀土混合物分成轻、中、重三组。控制一定的水相盐酸浓度和有机相浓度，在不同的酸度下P507与稀土元素的络合能力不同，从而按预定的界限分组。首先以钕、钐为界，将钐、铕及其后面的重稀土萃入有机相中，钕及其以前的轻稀土留在萃余液中；然后再以钆、铽为界，先以2摩尔浓度的盐酸反萃获得钐、钆富集物，再用5摩尔浓度的盐酸反萃又获得重稀土富集物，达到分组的目的。另外钇元素用环烷酸-盐酸体系萃取分离。沉淀及热分解反应：分离出来的稀土元素都以离子形式的氯化物水溶液存在，然后加入草酸（或纯碱），与稀土结合生成不溶于水的草酸（碳酸）稀土化合物，经沉淀过滤，然后热分解即可得到单一的稀土氧化物，过筛包装即可作产品销售。

B.产业政策符合性分析

“新建稀土氧化富集物分离提纯项目”采用串级萃取的一次分离工艺对混态的氧化稀土原料进行逐一分离提纯，成品高纯的单一氧化稀土，对照《产业结构调整指导目录》（2011年本），为稀土冶炼分离工艺，属目录中的限制类。项目年生产规模3000吨/年；生产工艺采用P507-HCL体系串级萃取工艺，以液碱为皂化剂；采用先进工艺和装备，有完善的节能措施，能源消耗须达到《稀土冶炼产品能耗》（XB/T801-93）二级标准；稀土总收率大于92%。故项目符合《稀土行业准入条件》中相关硬性条件。

项目选址于工业园区，不占用农田，符合当地规划和土地利用规划，周边无饮用水水源保护区、自然保护区、风景名胜区、生态功能保护区等需要特殊保护的地区。故项目选址合理。

C.伴生放射性污染分析

污染流程及污染环节。本项目工艺过程中放射性污染源主要来自原材料伴生的铀、钍、镭等放射性核素，从运输到生产、成品均含有辐射性。

放射性核素厂区走向图。

放射性核素主要流程图

污染环节分析。对照《稀土生产场所中放射卫生防护标准》，项目涉及到的稀土物质中天然铀和钍含量小于千分之一，满足一般防护条件，且粉态物料的投加均处于全密封状态下，故生产场所基本无粉尘产生及排放，环境辐射监测部门未对生产场所空气未检出放射物质，则项目生产场所不属于稀土生产放射工作场所。故环评仅对水项和固项中放射性进行分析。

正常情况：储运工序。据供货合同，原料供应方每月提供给建设单位240t原料稀土精矿（混合态氧化稀土），平均每月生产9批次，故每批次进入生产工序约27t，存储量不断减少。酸溶工序。稀土矿中伴生的铀、钍、镭等放射性核素被盐酸溶解转移至酸溶液中，还有少量存在于未溶物中（酸不溶渣）。萃取工序。经溶解后的稀土与萃取剂混合后，大部分稀土元素进入有机相（萃取剂）中，水相（废水）中含非稀土杂质和少量的稀土，放射性物质随水相进入废水中。废水处理工序。萃取和沉淀冲洗废水进入中和沉淀池，经沉淀处理后，核素基本上进入沉渣。该渣主要成分为氧化稀土，厂家回收再进入工艺过程提纯深加工。

主要污染物：原料矿中：238U、226Ra、232Th、40K；酸不溶渣：238U、226Ra、232Th、40K；废水中：总 、总 ；事故情况：运输途中发生翻车事故，精矿会造成局部污染，若再遇暴雨冲刷，将造成较大范围的土壤辐射或水污染。地面防渗不足，造成较大范围的土壤和水辐射污染。

辐射水平监测分析。环评期间项目已建成，因伴生放射性的特殊性，环保管理部门要求建设单位投入试运行，待工况稳定后请环保局、业主和环评单位三方在场取样监测，待取样结束后工程停止试运行。取样过程操作规范，分别对酸不溶渣、各工序排水以及中和沉淀池进、出水取样，同时企业也取原料矿样，所采样均委托辐射检测监督站对各物质中所含的放射性水平进行监测，结果显示如下表。

各工序产物放射性水平情况表

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）附录A中规定：放射性物质任何时间段内在进行实践的场所存在的给定核素的总活度或在实践中使用的给定核素的活度浓度不超过本标准或审管部门所规定的豁免水平，经审管部门认可后可被本标准的要求豁免；同时附录A2.2还规定“如果存在一种以上的放射性核素，仅当各种放射性核素的活度或活度浓度与其相应的豁免活度或豁免活度浓度之比的和小于1时，才可能考虑给予豁免”。经对比，本项目在原料、工艺过程、以及转变成不同形态下的过程中，辐射监测的固态物质比活度（活度浓度）均低于标准规定的豁免水平，且原料中各放射性核素比活度与豁免比活度之比加和后，结果为0.1726，小于1；同样酸不溶渣比值加和得数为0.1571也小于1；以及处理后的废水中的总放射性水平低于《稀土工业污染物排放标准》和《污水综合排放标准》，全部回用，实行零排放，故本项目伴生核素放射性水平较低，低于豁免水平，业主可向环保部门申请放射性物质豁免。

辐射防护。鉴于项目涉及的放射性水平较低，本评价不对其进行辐射影响预测，着重说明辐射防护进行说明。

污染防治措施。运输安全措施：对驾驶员进行安全教育和相关知识培训，杜绝超速超载现象，严禁故障车上路运输，车厢采用封闭式。维修运输道路，保持路况良好和畅通。厂内各生产车间：对作业人员进行安全教育和相关知识培训，建立相应的安全管理制度和劳动保护措施。废水排放沟：加强对废水排放渠的管理，随时检查并保证渠的完整性，防止人为或自然损坏，避免废水溢出渠道或因渠断而废水泛滥，造成地面或水环境污染。废水循环沉淀池：池底和池身须防渗漏且稳定性好；雨天加盖防雨棚，防止中和沉淀池废水外溢，污染环境。酸不溶渣：放射性废渣要按照《中华人民共和国放射性污染防治法》《放射性废物管理规定》（GB14500-2002）要求，严格进行管理，及时外运。在外运之前需要暂存，尽量桶装，同时要做好临时贮存间地面防腐、防渗，以防污染土壤环境。

放射卫生防护：粉状物料投加设备保持负压和密封状态；局部机械通风应当与全面机械通风相结合，并保证工作场所的换气次数不得低于3～4次/小时；稀土生产许可证持有者应为工作人员提供适用、足够和符合卫生防护要求的个人防护用具。

辐射环境监测：建议企业配置一台FD3013B型智能 辐射仪，用于工作场所 辐射剂量率的定期监测。原料放射性要严格控制，每批原料要送检；送出渣料每年抽样送检一次。按照国家《放射性污染防治法》和有关政策、法规的规定，做好放射性防护工作，合理安排职工工作、休假时间，做好放射性防护和劳动保护工作。

事故应急措施。一旦发现废水处理系统外泄、或防渗面失灵，应及时停产，加设泵类将车间产生废水泵入事故池，待修善后，再排入中和沉淀池做处理。

总之，项目伴生核素活度浓度低于豁免水平，且当落实辐射防护措施后，对外环境及人身的辐射影响较小。

3.结语

稀土氧化物分离提纯项目等稀土冶金类别的环境评价与一般工业项目不同，其侧重点在于一是准入条件等政策的符合性，二是伴生核素的放射影响。满足政策的符合性之后，在监测数据基础上分析辐射影响并提出防护措施，促进经济生产与环境可持续发展。

[1]徐 栋.2011年稀土行业概述.北京：新华网，2012.01.08

二氧化碳分离 第4篇

关键词：薄层池,毛细管电泳,电解产物,儿茶素

复杂有机电化学反应往往生成多种产物,对其进行分离鉴定是十分必要的。通常采用普通电解池和脱线的液相色谱技术[1,2],电解液体积大,电解耗时很长。长时间电解因吸附或沉积非活性组分而严重阻塞电极表面,并大大放大溶液中微量杂质、电极吸附物、慢速副反应、环境波动等次要因素的影响,使反应体系变得更复杂。脱线检测还增加了操作的不便及人为干扰。

已广泛用于光谱电化学研究的薄层电化学池[3,3],薄层电解液体积在微升数量级,可实现反应物的快速转化。而高效液相毛细管电泳(HPCE)消耗样品量少,进样量通常在纳升级。我们尝试通过毛细管将薄层电化学池与毛细管电泳仪直接相联,并以儿茶素电氧化反应作为实测体系进行毛细管电泳测试。

儿茶素具有很强的抗氧化性能以及多种保健和药理功能,其氧化反应机理多年来一直备受关注[5,6,7]。由于该反应体系的复杂性,对其氧化机理的了解尚浅。考虑到在碱性介质中,儿茶素的氧化过程更复杂,并且在空气中也不稳定,本研究对儿茶素在两种碱性pH介质中电氧化的产物进行毛细管电泳分离测试,并与相同条件下儿茶素自然氧化的测试结果进行比较。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

儿茶素(纯度 ≥ 96.0%),日本Fluka公司;乙醇、乙酸、H3PO4、H3BO3、NaOH、HCl、KCl、Na2B4O7、KH2PO4等试剂均为市售分析纯。溶液均采用二次蒸馏水配制。所有进毛细管的溶液都经过0.45 μm的微孔滤膜过滤。

电化学工作站(CHI600B),上海辰华仪器有限公司;高效毛细管电泳仪(CL1020),配紫外检测器,北京彩陆科学仪器有限公司;未涂层弹性石英毛细管(内径50 μm),河北永年光导纤维厂;自制薄层电解池及与毛细管电泳仪联接装置,电解液薄层厚度0.2 mm,工作电极为7～10 mm的方形热解石墨片电极,辅助电极为铂电极,参比电极为Ag/AgCl/KCl(饱和)电极。

1.2 测试方法

用乙醇为溶剂准确配制1.0×10-2 mol/L的儿茶素储备液,置于4 ℃冰箱保存。支持电解液为pH为9.2或11.5的0.2 mol/L Britton-Robinson 缓冲液(含0.5 mol/L KCl)。用支持电解液稀释儿茶素储备液,得到所需浓度的儿茶素电解液。在电氧化前,往电解液中通入高纯氮气15 min除氧。电氧化在恒电势下进行,氧化电势根据在相应pH的儿茶素溶液中测得的循环伏安氧化峰确定,氧化时间120 s。自然氧化也在薄层池中开路下进行,儿茶素溶液不经除氧,氧化时间1 h。

电泳前,依次用1 mol/L的HCl、二次蒸馏水、1 mol/L的NaOH和二次蒸馏水清洗毛细管,再用缓冲溶液平衡10 min,两次进样之间都要用缓冲溶液冲洗2 min。采用重力自动进样,进样时间为20 s;电泳运行液:20 mmol/L Na2B4O7+10 mmol/L KH2PO4 缓冲液(pH 9.0);运行电压:20 kV;检测波长:200 nm。

2 结果与讨论

2.1 儿茶素在pH 9.2下氧化产物的毛细管电泳分离

对含1.0 mmol/L儿茶素、pH为9.2的缓冲溶液进行毛细管电泳测试,在迁移时间为2.9 min处出现一个小峰,在5.3 min出现一个强峰,后者峰高大于16 mV(图略),分别属于原样品液中的乙醇和儿茶素。在0.25 V下进行恒电势氧化120 s后,对电解液进行毛细管电泳分离,所得结果如图1A所示。图中共呈现11个可确认的电泳峰,峰1和峰3属于乙醇和未氧化的儿茶素,其余9个峰对应于儿茶素的9种氧化产物,其中峰2、4、6、11指示4种主要产物。

作为对比,将相同儿茶素溶液在空气中自然氧化1 h后,进行毛细管电泳,得到结果如图1B所示。图中同样呈现出上述11个峰,表明儿茶素的化学氧化与电氧化生成了同样的9种产物。但两种氧化所生成的各种产物的相对量不同,特别是峰9所对应的产物,在电氧化时其相对量很少,而在自然氧化下成为了最主要的产物。

除了峰2之外,其余8个产物的出峰时间均不同程度地滞后于儿茶素,说明这些产物与电渗流逆向电迁移的速率比儿茶素快,因而可能带有更多的负电荷。这些产物的分子结构尚需采用其它方法进行鉴定。

2.2 儿茶素在pH 11.5下氧化产物的毛细管电泳分离

将含1.0 mmol/L儿茶素、pH为11.5的缓冲电解液在0.15 V下进行恒电势氧化120 s后,对电解液进行毛细管电泳分离,所得结果如图2(A)所示。图中共呈现9个可确认的电泳峰,缺少了图1中的峰8和峰9。可见,在pH为11.5时儿茶素生成了7种氧化产物,其中峰6指示一种最主要的电氧化产物。在pH为11.5时儿茶素自然氧化同样呈现了这7种氧化产物,如图1(B)所示。除峰6仍为主要的产物峰外,峰11得到增强,其峰高显著大于电氧化下的结果,表明自然氧化条件更有利于其对应产物的生成。

与pH 9.2下的自然氧化相比(图1B),在pH 11.5下自然氧化相同时间后,儿茶素的电泳峰3显著降低(图2B),相应地各产物峰得到增强,可见溶液碱性较强时,化学氧化的反应速率加快。但在电氧化条件下,pH升高对氧化反应的促进作用没有化学氧化条件下明显。此外,在pH 9.2下自然氧化时的最主要产物(图1B中的峰9),在pH 11.5下氧化时却几乎没有生成。

3 结 论

将毛细管电泳的纳升级进样与薄层池微升级容积相结合,成功实现了复杂有机电化学反应产物的毛细管电泳分离检测,获得了可靠的HPCE谱图。该方法将为有机及生物电化学复杂反应研究提供有力手段。

将本方法应用于儿茶素电氧化产物的分离检测,结果表明,儿茶素在碱性条件下的电氧化反应十分复杂,表现在两方面:一是生成的产物种类多,达7种或9种甚或更多;二是与反应介质的pH密切相关,产物种类及相对生成量都对pH值敏感。

在相同pH下,儿茶素的自然氧化与电氧化生成的产物种类相同,但各种产物的相对生成量有很大差异,在电氧化条件下生成量很少的物种在自然氧化条件下会成为最主要的产物。

参考文献

[1]Bandeira M C E,Maia G.Electrocarboxylation of 2-methylhalogen-9,10-anthraquinones[J].Electrochim Acta,2008,53(13):4 512-4 519.

[2]Zhou A,Kikandi S,Sadik OA.Electrochemical degradation of querce-tin:Isolation and structural elucidation of the degradation products[J].Electrochem Commun,2007,9(9):2 246-2 255.

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[5]He J B,Zhou Y,Meng F S.Time-derivative cyclic voltabsorptometryfor voltammetric characterization of catechin film on a carbon-paste e-lectrode:one voltammogram becomes four[J].J Solid State Electro-chem,2009,13(5):679-685.

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二氧化碳分离 第5篇

通过小试试验得出一体化氧化沟中折板型固液分离组件具有最好的固液分离效果,又通过120 m3/d中试工程表明设置折板组件的.沟内固液分离器+沟外沉淀分离器出水SS大部分时间小于20 mg/L,达到GB 18918-<城镇污水处理厂污染物排放标准>一级B标准(SS20 mg/L).同时,对固液分离器固液分离的机理进行了探讨.

作 者：孟凡丽 聂勇 杨星宇  作者单位：孟凡丽,聂勇(贵州省环境科学研究设计院,贵州,贵阳,550002)

杨星宇(贵州省环境工程评估中心,贵州,贵阳,550002)

刊 名：环保科技 英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2008 14(3) 分类号：X7 关键词：一体化氧化沟   固液分离   机理  

二氧化碳分离 第6篇

内蒙古有着丰富的畜产资源,对羊进行屠宰时通常羊血不被人们利用,大量的羊血资源被浪费。动物血液中含有丰富的SOD,研究者已从牛血、鸡血等动植物中分离提取出了SOD,赵海霞等从羊血中提取SOD[3],但并未进行分子量的测定。作者从羊血中提取SOD粗酶并纯化,测定SOD活性,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳结合NBT活性染色对其进行鉴定,以SDS-PAGE测定其亚基分子量。目的是建立羊血SOD提取技术路线,获得羊血SOD的基础数据,为羊血SOD的利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

新鲜羊血由呼和浩特市北亚清真屠宰场提供。

1.1.2 试剂

DEAE-32(Whatman公司);丙烯酰胺(Fluka公司);邻苯三酚(自华美公司);其他试剂均为国产分析纯。

1.1.3 仪器

冷冻离心机(日本日立公司);电泳仪(北京百晶仪器公司);北京普析TU-1800型紫外分光光度计;Vilber凝胶成像仪(法国);核酸蛋白分析仪(上海青沪);梯度混合仪(上海青沪);层析柱(上海生工公司)等。

1.2 方法

1.2.1 红细胞的制备及溶血

根据文献[4],取新鲜羊血1 000ml按85:5(V:V)加入抗凝溶液(0.8%柠檬酸、20%柠檬酸三钠)。将抗凝血在4℃、5 000r/min离心20min,得血红细胞,加入等体积蒸馏水,在4℃放置1h,得溶血液。

1.2.2 羊红细胞SOD粗酶的制备

在溶血液中缓慢加入4℃预冷的0.25倍体积95%乙醇,再缓慢加入4℃预冷的0.15倍体积氯仿缓慢搅拌15min,4℃(6 000g/min)离心20min,去血红蛋白沉淀,收集上清液[2]。再将0.70g CuCl2加入到上清液,将上清液水浴65℃保温15min。冷却到0~4℃,加入等体积预冷丙酮。5 000r/min离心10min,分出沉淀物,沉淀使用0.0025mol/L、pH 7.5的磷酸缓冲液回溶,去除不能溶解的变性蛋白,再用预冷丙酮沉淀出SOD,真空干燥得SOD粗制品[5]。

1.2.3 (DEAE-32)离子交换柱层析纯化SOD

首先取20g DEAE-纤维素(DEAE-32)用蒸馏水浸泡过夜,用0.5mol/L NaOH浸泡,1h用蒸馏水冲洗至中性[12],再用0.5mol/L HCl浸泡1h,蒸馏水冲洗使pH至7.0左右,再用0.5mol/L NaOH浸泡平衡,用蒸馏水冲洗至中性后使用。将DEAE-32装入层析柱(230cm)中,用磷酸缓冲液(0.0025mol/L,pH 7.5)平衡层析柱,直至流出液pH为7.5。将SOD粗酶溶于磷酸缓冲液(0.0025mol/L,pH 7.5)[5],用0.0025mol/L~0.025mol/L、pH 7.5的磷酸缓冲液进行梯度洗脱,与核酸蛋白分析仪相连,观察吸收记录[6]。收集吸收峰的流出液,将流出液装入透析袋进行透析后,冷冻干燥即得SOD。

1.2.4 邻苯三酚自氧化法测定SOD酶活性

按文献提供方法[6],按照邻苯三酚在325nm,自氧化速率为0.07OD/min,以3ml反应液中每分钟抑制邻苯三酚自氧化速率为50%的酶量为1个酶活单位(U)。

1.2.5 蛋白质浓度测定

用考马斯亮蓝G-250法[7],以牛血清白蛋白作标准,在595nm波长处测定蛋白质的含量。

1.2.6 非变性凝胶电泳NBT活性染色分析

按文献[7]采用不连续系统的垂直板电泳,分离胶浓度为12%。一半凝胶用考马斯亮蓝R-250溶液(0.2%)染色[8],另一半凝胶采用氮蓝四唑(NBT)溶液(0.02% NBT,0.01%核黄素)染色5min,进行光照,如样品中有SOD则显透明亮带[9]。

1.2.7 SDS-聚丙烯酰胺电泳分析

分离胶胶浓度为12%,以低分子量标准蛋白质作Marker,样品用等体积样品缓冲液溶解[11],煮沸3min,上样量为10μl,电压90V,4h,考马斯亮蓝R-250(0.2%)染色过夜,脱色,照像,通过蛋白分析软件分析。

1.2.8 紫外吸收光谱测定

根据文献[13],取纯化的酶,溶于适量的双蒸水,用TU-1800PC型紫外可见分光光度计在波长200~400nm进行扫描,检测最大吸收峰的波长。

1.2.9 羊血SOD对H2O2敏感性实验

称取0.1g的SOD干粉溶于1ml H2O中,取5支试管编号为1、2、3、4、5,每支试管中分别加入0.2ml SOD酶液,其中1号试管中加入0.2ml的蒸馏水,其它2、3、4、5号试管中分别加入0.2ml的 0.5mmol/L、1mmol/L、1.5mmol/L、2mmol/L H2O2溶液,反应1h后测定每支试管中SOD活力,将一号管中的溶液活力值定为100%,计算其它管中溶液的剩余活力百分比[13]。

2 结果与分析

2.1 SOD纯化结果

1 000ml羊血经氯仿乙醇除血红蛋白、热变性、丙酮沉淀等步骤得到粗酶液7.40ml,经冷冻干燥得粗制品干粉1 589 mg,继而进行离子交换柱层析进行纯化,收集纯化高峰洗脱液,冷冻干燥得蓝绿色CuZn-SOD干粉1 257mg。监测各步骤SOD活性和蛋白质浓度,计算出总活力、比活力及回收率,具体结果见表1。

注:回收率:该步骤所得的总活力与第一步骤所得的总活力之比值,以百分比表示,开始时回收率假定为100%。提纯倍数:该步骤所得比活力与第一步骤所得比活力的比值,开始时假定提纯倍数为1。

由表1可知,SOD粗酶液总活力为81 736.5U,经纯化后的总活力为79 453 U,活性回收率约为70.4%,比活力为33 871.3U/mg。

2.2 非变性凝胶电泳NBT活性染色结果

将SOD粗提液和经柱层析纯化后的SOD进行非变性凝胶电泳得到电泳图谱。由图1可见,粗提液考马斯亮蓝染色中有4条谱带,通过DEAE纯化后样品有2条谱带,NBT活性染色与之相对应,粗提液中有很宽的一条亮带, DEAE纯化后样品显示2条亮带,说明羊血中含有2种分子量的SOD。

注:1.Marker;2.DEAE 层析后样品;3.SOD粗提液;4.SOD粗提液;5.DEAE 层析后样品。

2.3 SDSPAGE测定分子量电结果

对纯化后的羊血CuZn-SOD进行变性凝胶电泳结果见图2, 图中可见两条分子量非常接近的谱带,参照低分子量标准蛋白质Marker利用蛋白分析软件计算出羊血CuZn-SOD两条亚基带相对分子量为16.71kDa、15.97kDa。

注:1:纯化后的SOD。

2.4 紫外吸收光谱的结果

用TU-1800型紫外分光光度计测得此酶的最大紫外吸收光谱为231nm,结果见图3,与张海生[10]报道的Cu,Zn-SOD结果基本一致。

2.5 H2O2敏感性实验结果

不同浓度的H2O2和SOD溶液放置1h后,测定SOD的酶活力,计算得出剩余酶活力百分比,结果见表2。

由表2可知,随着H2O2浓度的增加,SOD剩余酶活力百分比逐渐降低。当用2mmol/L H2O2处理纯化后的SOD 1h后,其活性损失91.2%,据文献报道酶失活的原因是H2O2导致SOD酶中的Cu2+转变成Cu+,而Cu2+是Cu,Zn-SOD发挥催化作用不可缺少的因素[16]。

3 讨论

综上所述,从国内外对动物和植物中SOD提取技术的大量研究来看,从动物血液中提取SOD多采用加入抗凝血剂分离血球和向血液加入乙醇和氯仿离心去除血红蛋白[14],提取SOD多采用磷酸缓冲液提取法[17]。动物中SOD的纯化研究目前主要集中在哺乳动物,而以羊血为对象进行SOD纯化研究的鲜有报道,其中以张彩莹[6]等人对羊红细胞SOD的结果相比,本研究从内蒙古地区提取到的羊血SOD活力回收较高,证明此法分离纯化中的羊血SOD可行,可考虑在尽可能减少酶活损失的情况下进一步增加纯化步骤来提高纯化倍数。

4 结论

本研究得到的结果是从1000ml羊血中可得到1257mgCuZn-SOD干粉,计算得提取率为0.126%。紫外吸收光谱实验表明纯化后羊血CuZn-SOD在231nm处有最大吸收,在280处吸收峰不明显表明羊血CuZn-SOD中缺乏酪氨酸和色氨酸。H2O2敏感性实验数据表明H2O2对羊血CuZn-SOD活性有明显抑制作用,证明所提SOD是CuZn-SOD。 DEAE-32纤维素离子交换柱层析纯化后的羊血SOD经电泳分析证明有二条SOD活性带,说明羊血中SOD具有相同荷电性但分子量不同的两种SOD。变性凝胶电泳测定其分子量别是16.71kDa、15.97kDa,与非变性凝胶电泳结果比较证明羊血CuZn-SOD存在状态是二聚体,据推算其二聚体的分子量约为 33.42、31.94 kDa,与文献报道基本一致。

摘要：目的:对羊血进行提取SOD。方法:采用有机溶剂去除血红蛋白、热变性、丙酮沉淀、DEAE-32离子交换柱层析的方法,对羊红细胞Cu,Zn-SOD进行分离纯化。利用非变性凝胶电泳NBT活性染色鉴定SOD,SDS-PAGE测定分子量。结果:表明1 000ml羊血中得到SOD干粉1 257mg,总活力为79 453U,比活力为3 871.4U/mg。活性染色结果证明羊血SOD有2条带,表明已达到电泳纯。SDS-PAGE测得SOD亚基分子量分别为16.71kDa、15.97kDa。H2O2对羊血CuZn-SOD活性有抑制作用,通过紫外光谱扫描,羊血SOD在231nm处有最大吸收峰。

二氧化碳分离 第7篇

循环流化床[1]是20世纪70年代以来发展起来的洁净煤燃烧技术, 近年来得到迅速的发展和普及, 也成为燃烧典型难燃的碳化程度高、挥发份极低的福建Ⅱ类无烟煤[2]的首选炉型。

然而, 《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) [3]要求从2014年7月1日起, 除现有循环流化床等燃煤发电锅炉氮氧化物 (NOx, 以NO2计) 排放浓度按200mg/Nm3限值执行外, 其他和新建燃煤发电锅炉NOx均按100 mg/Nm3限值执行。《福建省人民政府办公厅关于2012年度主要污染物减排工作的意见》 (闽政办[2012]87号) 则要求福建省内所有燃煤发电锅炉NOx执行100mg/Nm3限值。这些规范性文件消弱了循环流化床锅炉的环保优势, 对循环流化床锅炉的发展蒙上了一层阴影。

为准确掌握燃烧调整对早期投运的中温分离循环流化床锅炉NOx排放浓度的影响, 给下一步的脱硝达标排放改造提供技术依据, 特在1台燃烧福建无烟煤的75t/h中温分离循环流化床锅炉上进行工业热态试验。

1 试验装置、方法及过程描述

试验所用是2001年投运的DG75/3.82-11型循环流化床锅炉, 结构见图1, 设计特点参看文献[4]。

试验时, 先将锅炉调整到某一个测试工况稳定运行0.5h, 再测试2.5~3.0h, 采集、测量、记录有关数据。为使试验结果具有可比性, 保持锅炉负荷 (71~75t/h) 、给煤量 (11.1~11.9t/h) 、播煤风量 (~8%) 、炉床料层温度 (~960℃) 、Ca/S摩尔比 (2.4~2.8) 等基本稳定。

为保证锅炉的安全稳定运行, 先确定保证床料良好流化的最小一次风量, 在此基础上调整一、二次风量来改变过量空气系数λ与二次风率β;再保持一次风量和过量空气系数λ基本不变, 调整上、下二次风门开度来改变上二次风率k。试验过程中, 一次风、二次风和播煤风的风量与风压, 给水和过热蒸汽的流量、压力、温度, 给煤量、炉床料层温度、炉膛出口温度、料层差压、省煤器出口烟气氧浓度、排烟温度等参数在控制室内DCS上直接读出。烟气成分采用布置在除尘器出口的YDZX-01型烟气排放连续自动监测装置 (精度±2.0%, 测量原理为紫外差分光谱法) 测量, 每5min存储记录一组数据。

根据《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》 (DL/T260-2012) [4], 氮氧化物 (NOx) 是指一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO2) 之和 (以NO2计) 。YDZX-01型装置直接测算出标准状态、干基下的NO浓度、NO2浓度和O2浓度, 并按式 (1) 计算得到NOx浓度。

式中:CNOx指标准状态、干基下的NOx浓度, mg/m3;CNO指标态、干基下的NO浓度, mg/m3;1.53指NO2与NO摩尔质量之比;CNO2指标态、干基下的NO2浓度, mg/m3;CO2指省煤器出口烟气氧含量, %。

2 试验结果与分析

2.1 空气过量系数λ对NOx排放浓度的影响

图2描述了保持二次风率β=45%、上二次风率k分别为32%和62%的情况下, 空气过量系数λ对NOx排放浓度的影响。

由图2可见, 随着空气过量系数λ的增加, NOx排放浓度明显增加, 增加速率呈现逐渐减小的趋势, 并且上二次风率k偏小的NOx排放浓度较高且增加速率略大, 拟合公式分别为式 (2) 和式 (3) , 重合度分别为0.9953和0.9957。这与许多文献[6,7,8,9]得到的结果是一致的, 主要是与NOx在循环流化床锅炉中的生成机理有关, 即循环流化床锅炉中燃料型NOx是其生成的NOx的主要组成部分, 其含量超过95%。在流化床底部给煤集中, 虽然在流化状态下煤炭立即与炽热的床料进行混合, 但由于空气与燃料分配的比例不均和底部燃烧还不够强烈, 底部的气流具有较高的氧浓度, 致使NO大量生成[6]。

上二次风率k1=32%时:

上二次风率k2=62%时:

空气过量系数λ偏低时, 煤炭燃烧过程中释放出的挥发分N在缺氧燃烧时, 生成NOx速率较慢、总量偏少。同时, 炉床密相区处于还原性气氛下, 煤炭缺氧燃烧过程中释放出大量的CO、H2、NH3、HCN和焦炭与NO反应, 通过式 (4) ~式 (9) 将NO还原为N2, 从而降低了NOx排放量。

随着空气过量系数λ增加, 即增加炉膛各区域的O2浓度, NOx排放浓度增加的主要原因有: (1) 随着O2浓度升高, NH3、HCN的氧化反应加剧, 不仅减弱了式 (8) 和式 (9) 的分解反应, 还通过式 (10) ~式 (11) 生成NO; (2) 炉床密相区还原性气氛减弱, CO、H2的浓度下降, NO被还原分解的速率降低, NOx排放浓度增加; (3) 氧量的增加使焦炭反应过程加快, 焦炭N析出过程提前并部分转化为NO, 燃烧越剧烈残留N转化为NO的速率越快[8], 进一步增加了NOx排放浓度; (4) 加剧了燃烧强度, 减少了炉膛中上部的焦炭粒子浓度, 降低了NO的分解。

上二次风率k偏小对应的NOx排放浓度较高, 分析其原因主要有: (1) 试验用循环流化床锅炉的下二次风喷嘴中心距离布风板为2.44m, 距离回料口只有1.578m, 该区域物料浓度较大, 下二次风的扰动、混合作用有限; (2) 落煤管中心与下二次风喷嘴中心的距离只有0.61m, 占总风量8%左右的播煤风从落煤管进入炉膛, 补充了部分氧量, 消弱了还原气氛, 不利于NO分解; (3) 上二次风喷嘴中心距离布风板为6.10m, 该处物料浓度较低, 上二次风的穿透射程较远, 混合和搅拌能力较强, 提高了中心区域的传热和氧气浓度, 两级燃烧作用明显; (4) 上二次风率k偏小, 氧量通过下二次风口过早补充进入炉膛, 加剧了燃烧强度, 减弱了还原性气氛, 降低了NO还原速率。

因此, 在控制飞灰含碳量和CO在合适范围内的情况下, 降低空气过量系数λ有利于减少NOx的生成量和排放量。多年的运行实践证明, 保持省煤器出口处的空气过量系数1.15λ1.25 (设计值为1.25) , 可以取得控制飞灰含碳量和NOx排放量的良好效果。

2.2 二次风率β对NOx排放浓度的影响

图3描述了保持过量空气系数λ=1.2基本不变、上二次风率k分别为32%和62%的情况下, 二次风率β对NOx排放浓度的影响。

由图3可见, 随着二次风率β的增加, NOx排放浓度明显下降, 降低速率呈现逐渐减小的规律, 并且上二次风率k偏小的NOx排放浓度较高且降低速率略大, 拟合公式分别为式 (12) 和式 (13) , 重合度分别为0.9849和0.9870。

上二次风率k1=32%时:

上二次风率k2=62%时:

分析其原因, 主要有: (1) 采取分段送风燃烧, 以二次风送入口为界限, 上二次风口上部为富氧区 (稀相区) , 能保证燃烧足够的氧量, 有利于降低飞灰含碳量;下二次风口下部为富燃料区 (密相区) , 具有较强的还原性气氛, 有利于降低NO的生成;上下二次风口之间为过渡区, 其气氛的还原氧化性质受过量空气系数λ、二次风率β和上二次风率k影响; (2) 由于保持过量空气系数λ=1.2基本不变, 二次风率β增加意味一次风率减少, 即在NOx生成的主要区域范围内处于缺氧燃烧, 有大量的不完全燃烧产物存在, 有利于抑制NO的生成; (3) 密相区处于还原性气氛下, 在挥发分N生成NO的同时, 煤炭缺氧燃烧也产生大量的NH3、HCN、CO、H2和焦炭等, 有利于NO的还原分解; (4) 一次风率减少, 密相区流化风速降低, 使固体物料和气体在二次风口以下的停留时间延长, 并且形成较强的还原性气氛, 抑制了NO的生成。

当然, 二次风率β的提高首先要以保证一次风量能使床料良好流化、床温有效控制为前提。运行实践证明, 保持二次风率β在40%~50%之间 (设计值为40%) , NOx排放浓度较低。

2.3 上二次风率k对NOx排放浓度的影响

图4描述了保持过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%基本不变的情况下, 上二次风率k对NOx排放浓度的影响。

由图4可见, 随着上二次风率k的增加, NOx排放浓度呈现先明显下降 (k35%) , 再逐渐减小 (35%70%) , 表现为开口向上的抛物线, 拟合公式为式 (14) , 重合度为0.9818。由此可推断, 燃烧福建无烟煤的中温分离循环流化床锅炉存在有一个最佳的上二次风率k, 使NOx排放浓度最小。根据本试验结果, 在过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%的情况下, 最佳的上二次风率k在55%~65%之间。

这是因为: (1) 试验用循环流化床锅炉的上下二次风喷嘴中心距离布风板高度不一样 (下二次风口为2.44m、上二次风口为6.10m) , 所在区域的物料浓度差别较大, 扰动、混合和搅拌作用也差别较大; (2) 保持过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%基本不变的情况下, 随着上二次风率k增加, 下二次风减少, 意味着上二次风喷嘴以下的流化速度变小, 物料停留时间增加, 还原性气氛增强, NO的生成量和排放量减少; (3) 上二次风率k增加, 强化了福建无烟煤的后燃性[10], 提高了炉膛出口烟温, 增加了焦炭燃烧和挥发分N燃烧过程NO生成量; (4) 当上二次风率k在50%~65%之间, 虽然上二次风喷嘴以下的煤炭处于还原性气氛中不完全燃烧, 但严重缺氧环境也延迟了颗粒的着火和燃烧, NO的生成量和排放量达到最低值; (5) 当上二次风率k超过65%时, 严重缺氧影响了NH3与NO的还原反应[11], 导致NO排放量增加。

2.4 料层厚度对NOx排放浓度的影响

图5描述了保持过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%基本不变、上二次风率k分别为32%和62%的情况下, 料层厚度对NOx排放浓度的影响。

由图5可见, 随着料层厚度的增加, NOx排放浓度呈现先降低后增加的趋势, 这是因为: (1) 对于循环流化床锅炉, 燃料型NOx主要产生于床层, 并且主要是由焦炭的燃烧而产生的[7]; (2) 料层厚度较薄时, 更容易产生气泡甚至节涌现象[1], 虽然气泡的分割使密相区处于空气不足状态可以减少NO生成量[6], 但气泡不断合并和分裂, 导致炉床底部局部氧浓度较高, NO生成量总体较多; (3) 料层厚度适中时, 大气泡数量减少, 空气与燃料混合相对均匀, 有利于维持还原性气氛, 抑制NO生成, 并加速NO分解; (4) 料层厚度较厚时, 阻力加大, 实际需要的空气量较大, 提高了炉床部分的空气过量系数, 增加了NO生成量; (5) 试验采用的福建无烟煤属高变质无烟煤, 挥发份极低 (Vdaf5%) 、碳化程度高, 煤粒加热后只有极少的孔隙, O2很难进入, 燃烧产物CO2等不易扩散出去, 整个燃烧过程进行得很缓慢, 燃烬时间长[2], 在进入炉膛后无法在较短时间内反应放热, 适当的料层厚度对燃烧的稳定性和燃烧效率有很大关系。为此, 运行时控制一次风压在10~11k Pa、料层厚度在550~650mm H2O时效果最为理想。

2.5 炉膛出口烟温对NOx排放浓度的影响

图6描述了保持过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%基本不变、炉床料层温度在960℃左右、上二次风率k分别为32%和62%的情况下, 炉膛出口烟温对NOx排放浓度的影响。

由图6可见, NOx排放浓度随着炉膛出口烟温的升高呈现直线略增的趋势, 这是因为: (1) 由于试验燃用燃料的灰分含量比设计燃料高出10个百分点以上, 加上福建无烟煤在挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压又产生大量细粉, 就出现了较严重的灰量不平衡问题[2], 在运行中经常调整回料量的大小以维持锅炉负荷和床温, 炉膛出口烟温高低实际意味着回料量的大小, 即循环倍率的高低; (2) 在维持炉床料层温度在960℃左右基本不变的情况下, 炉膛出口烟温升高, 表明炉膛中上部物料浓度提高, 有大量的细颗粒从密相区被带到了稀相区, 并有更多的回料 (多次化验结果表明回料灰的含碳量在5%~7%之间) 参与循环燃烧, 增加了炉内的焦炭浓度, 加速了NO的分解速率; (3) 炉膛出口烟温升高, 使炉内燃烧强度加剧、燃烧速率提高, 降低了床内H2浓度、CO浓度、焦炭粒子和半焦炭粒子浓度, 减弱了NO的还原; (4) 炉膛出口烟温升高, 炉膛中上部粒浓度增大, 促使各种原子在粒子表面化合, 使NOx消减反应减弱; (5) 在上述因素的综合作用下, NOx排放浓度表现直线略增。

3 结论和建议

在1台燃烧福建无烟煤的75t/h中温分离循环流化床锅炉上进行燃烧调整对氮氧化物排放浓度影响的工业热态试验, 得出以下几点结论, 并提出下一步脱硝达标排放改造建议:

(1) NOx排放浓度随着空气过量系数λ增加呈现明显增加的趋势, 并且增加速率逐渐减小。保持省煤器出口处的空气过量系数1.15λ1.25, 可以取得控制飞灰含碳量和NOx排放量的良好效果。

(2) 随着二次风率β的增加, NOx排放浓度明显下降, 降低速率逐渐减小。运行实践证明, 保持二次风率β在40%~50%之间, NOx排放浓度较低。

(3) 随着上二次风率k的增加, NOx排放浓度呈现先明显下降再逐渐减小至平缓最后略微上升, 表现为开口向上的抛物线, 可推断燃烧福建无烟煤的中温分离循环流化床锅炉存在有一个最佳的上二次风率k, 使NOx排放浓度最小。根据本试验结果, 在过量空气系数λ=1.2、二次风率β=45%的情况下, 最佳的上二次风率k在55%~65%之间。

(4) 随着料层厚度的增加, NOx排放浓度呈现先降低后增加的趋势, 表现为开口向上的抛物线, 运行时控制一次风压在10~11k Pa、料层厚度在550~650mm H2O时效果最为理想。

(5) NOx排放浓度随着炉膛出口烟温的升高呈现直线略增的趋势, 主要燃烧福建无烟煤中温分离循环流化床锅炉存在较严重的灰量不平衡问题, 炉膛出口烟温高低实际意味着循环倍率的高低。

(6) 建议通过改造二次风尤其下二次风喷嘴高度, 进一步优化燃烧调整, 从源头上降低NOx生成量和排放量, 使NOx排放浓度控制在150mg/Nm3左右, 这不仅投资费用低、运行成本低, 而且容易实现。在此基础上, 可采用改造简单、占地面积小、投资费用少、运行成本低的选择性非催化还原脱硝技术 (SNCR) , 在炉膛适当位置 (本试验锅炉为炉膛15~17m高度处, 850~1020℃温度区间, 上下2层以适应不同负荷工况) 布置还原剂 (氨水或者尿素) 喷射系统, 在保证喷枪雾化效果良好并且还原剂停留0.2s及以上时间的情况下, 即可达到NOx排放限值100mg/Nm3的要求。

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