第一篇:煤的电化学脱硫-自己总结
摘要:综述了煤炭电化学脱硫的原理,借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应将煤中的无机硫或有机硫氧化成可溶于水的硫化物,介绍了电解脱硫设备及工艺流程、电化学脱硫技术发展方向及趋势,认为该方法的显著特点是常温常压下操作,工艺简便,能量回收率高,并可联产大量高纯氢气;同时也指出了煤炭电化学脱硫技术中存在的问题。
关键词: 煤炭,电化学,脱硫,作用机理
Abstract:This paper describes the principle of the coal electrochemical desulfurization which the organic or inorganic sulfur in the coal can be oxidized into a water-soluble sulphide by way of cell’s electrochemical oxidation.It also introduces the equipment, the development and trend of the electrochemical desulfurization.The distinguishing features of this technology are normal temperature and general pressure operation, simple process, high-energy recovery and a large number of high-purity hydrogen.It also shows the problems in the coal electrochemical desulfurization.Key words:Coal;Electrochemistry;Desulfurization;Mechanism of action
1、背景
我国是以煤为主要能源的国家,在整个能源构成中煤炭占75%,预计这种状况将持续相当长的时期。我国目前煤炭产量近14亿t,直接用于燃烧的超过80%。由于我国煤炭资源中四分之一以上煤中硫超过2%,而且随着开采深度的增加,煤的硫含量越来越高,因此由煤燃烧生成的SO2对大气造成的环境污染越来越严重。1997年我国二氧化硫排放量达到2266万t,灰尘达到3078万t,其中大部分来自煤。我国大多城市的污染为煤烟型的,出现酸雨次数和酸雨程度都在增加,为了保护环境和满足工业用煤的要求,实现我国国民经济可持续发展,脱硫技术已成为我国二十一世纪最重要的洁净煤技术之一,这也符合世界对环境发展的要求。
在控制燃煤排放二氧化硫的技术中其中煤炭的物理脱硫方法虽然成本低,但脱除有机硫的效果不明显;传统的化学脱硫虽能脱除煤中几乎全部的无机硫及部分有机硫,但需要强酸、强碱和强氧化剂并在高温、高压条件下操作,工艺条件苛刻,操作成本昂贵。因此,以降低反应强度、减少操作成本为目的,寻求高效、低廉、温和的新一代煤脱硫洁净化技术是煤炭脱硫的难点和热点。煤炭的电化学脱 硫是近几年来国内外发展起来的一种新的煤炭脱硫工艺。它能在相当温和的条件下实现煤的脱硫、脱灰,同时联产高纯氢气。该工艺每处理 1 t 煤联产 384 m3的高纯氢气,法拉第电流效率高达 99% ,耗电仅为常规电化学制氢的50%,具有广阔的前景[1]。
2、煤炭电化学脱硫技术的进展
早在20 世纪 60 年代, Sterber 等人对煤的电解还原脱硫进行了研究,但进展不大。70 年代以后, Lalvani 等人改变了研究方向,对煤的氧化脱硫等行为进行了研究[2]。70 年代末, Coughglin 和Farooque对煤炭的电化学脱硫进行了开发性的研究,不但克服了传统电化学脱硫高温、高压的缺点,而且可以联产氢气,大大降低了生产成本[3]。国内刘旭光等人对孝义煤进行了电化学脱硫的研究,从电化学还原脱硫行为、碱性体系中的脱硫规律、电解体系等方面进行了研究,取得了较好的结果[4~6]。之后,易平贵、张敬东、王知彩、罗道成等人在各种电解体系下研究了煤的脱硫,考查了电解温度、电解电压、煤浆浓度等因素对电化学脱硫的影响,得到了适宜的电解脱硫条件[3,7~9]。李登新[10~13]等人在电化学脱硫方面作了较为深入的研究,分别从热力学、煤炭的电化学脱硫机理、电化学净化对煤质的影响等方面进行了研究,进一步认识了煤的电化学脱硫机理。原料煤的电化学脱硫之所以能够引起广大科研人员的兴趣,主要是因为电化学脱硫能够在很多方面克服生物法、物理法、化学法等脱硫方法中的缺点,同时能获得较高的脱硫效率。
3、煤炭电化学脱硫的机理[1,12~13]
煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应将煤中黄铁矿或有机硫化物氧化成水可溶的硫化物,而达到净煤目的。根据所用电解液的不同,可分为碱性和酸性电化学法。
3.1黄铁矿的脱硫机理 3.1.1碱性电化学法脱除无机硫
在碱性介质条件下生成高活性的氢氧自由基(OH·),甚至 HO2·、O-、HO2-、O2-、O2 等。这些高活性自由基作为强氧化剂进攻煤结构中无机物,并将其氧化成水可溶的硫酸盐 ,以便洗涤除去。阳极:2H2O→ O2 + 4H++ 4e
16OH-+ 4FeS2 + 15O2 → 4Fe(OH)3 + 8SO42-+ 2H2O 8OH-+ 2FeS2 + 7O2 → 2Fe(OH)2 + 4SO42-+ 2H2O 在阴极: 2H++ 2e →H2 对于黄铁矿颗粒,若看成球形的,可用图1表示脱硫过程
1—阳极 2—黄铁矿 3—阳极液 4—未反应黄铁矿 5—电解产品
图 1 黄铁矿的电解脱硫过程
3.1.2酸性电化学法脱除无机硫
在酸性介质中:以锰离子为催化剂,发生的主要脱硫反应是阳极液中的氧化反应,由于电解电位的不同,脱硫反应不同: 在阳极表面:Mn2+ → Mn3++e 在阳极液中:2Mn3++ FeS2 →Fe2++ 2S + 2Mn2+ 4H2O + S + 6Mn3+→ 8H+ + SO42-+ 6Mn2+
8H2O + 15Mn2+ + FeS2 →16H+ + Fe3+ + 2SO42-+ 15Mn2+ 3.2有机硫的脱硫机理
煤中有机硫的脱除机理,许多研究者认为是活性氧或氧化剂氧化煤中硫,但还未见更详细的报道,下面根据酸性和碱性介质条件下煤电化学处理前后表面硫形态的变化及模型化合物电解氧化后官能团分布的不同,提出可能的脱硫机理。
3.2.1在酸性条件下的有机硫脱硫机理: 在阳极表面首先发生Mn2+被氧化为Mn3+离子,后者氧化煤中有机硫为亚砜,亚砜进一步氧化为砜,而砜在热水中水解为可溶的磺酸根或硫酸盐,其脱硫反应步骤如下:(a)硫的氧化态升高,但C-S键未断裂,硫未脱离煤的大分子结构,形成砜或亚
(b)硫的氧化态进一步升高,C-S键断裂,硫从大分子结构中脱落被氧化成SO2或SO42-,脱硫程度增加。
(c)在深度脱硫的过程中,煤分子结构的一些边缘基团被直接或间接氧化,同时一些非氧化反应如取代反应也可引起煤的脱硫。例如-SH被-OH取代。(d)深度氧化脱硫。当表面硫脱出后,若电解条件较强烈,则引起C-C键断裂。煤深层的有机硫暴露出来,会进一步被氧化脱除。随着时间的推移,煤的氧化和脱硫会交替发生,直至完全脱硫,有机硫的脱硫反应如下: 二硫化合物的氧化反应:
‘2Mn3+ +R-S-S-R+H2O →2Mn2++R-S-S(O)R+2H+
‘8 Mn3++ R-S-S-R+4H2O →8Mn2++R-S(O2)-S(O2)R+8H+ ‘‘R-S(O2)-S(O2)R+6H2O →R-OH+ R-OH+4H++2SO42-
3.2.2在碱性条件下的有机硫脱硫机理: 碱性条件下脱有机硫反应以电解阳极产生的活性氧为氧化剂,将煤中有机硫氧化为亚砜和砜,砜在碱性条件下和热水中水解为能溶于水的磺酸类化合物或硫酸根。
在阳极:2H2O→O2+ 4H++ 4e
‘O2+ 2R-S-S-R→2R-S-S(O)R ‘2O2+R-S-S-R→ R-S(O2)-S(O2)R
‘‘R-S(O2)-S(O2)R+2H2O→R-OH+ R-OH+4H++2SO42-
煤中其它有机硫化合物的脱硫反应与二硫化合物类似。
4、影响电化学脱硫的因素
在碱性条件下总脱硫率达到70%以上,无机硫最高达到84%,有机硫最高达到72.7%,但煤中灰分增加了,需酸洗才能脱灰。在酸性电解条件下,无机硫脱 除率最高达到100%,有机硫的脱除率较低,但同时能够脱灰,最高可达到72%[14,15]。
影响煤电化学脱硫的因素较多,其中有煤种、煤颗粒度、煤浆浓度、电位或电流、电解质种类、温度、时间和搅拌速率等,对整个电化学反应速率和脱硫效果均有重要的影响。
4.1煤种的影响
Anthong[16]和Kawakamilv[17]的研究表明,煤的电化学脱硫速率与煤表面分布的活性位数量有关,而这些活性位数量与煤种有关。Gupta[18]在酸性介质下考察了煤种的影响,发现高硫煤和高挥发分的煤较其它煤有较高的电化学活性,这些活性物质主要是煤结构中的含硫有机物和无机物及C-H官能团等,它们的存在是该类煤有高活性的主要因素,而木炭、油页岩和脱黄铁矿的煤电化学脱硫反应活性则低。
4.2 煤颗粒粒度的影响
煤颗粒粒度与其脱硫率有关。Lalvani[19]发现,在Ce4+存在时,煤的颗粒粒度对脱硫率有影响。当Ce4+浓度低时,降低粒度有利于脱硫,当Ce4+浓度高时,适当提高粒度有利于脱硫。一般电化学脱硫使用的煤粒度大都在53μm以下。
4.3 煤浆浓度影响
煤浆浓度影响电解电流的大小和其随时间的变化。煤浆浓度较低时电解电流随时间一直增大至稳态;反之则相反。煤浆浓度对反应速率的影响有一最佳值,超过这一限度增加煤浆浓度反而不利于煤的脱硫。Paul[20]认为较高的煤浆浓度限制了搅拌速率,制约了活性氧与煤的反应几率和电化学反应传质过程,从而降低了反应速率。目前电化学脱硫的煤浆浓度最高为10%,浓度较低,不利于该技术向工业化转化。
4.4电解电位的影响
电解电位是比较重要的影响脱硫效果的因素。提高电解电位,能加快电化学反应速率,但电位过高会对煤的有机结构产生破坏作用,降低精煤产率。故煤的电化学脱硫采用的电位一般低于3.0V。
电解电位与脱硫率的关系较复杂,即使在电解条件一定的条件下,煤的脱硫 率与电解电位的关系还随着硫形态的变化而变化。Wapner[15]对Ⅲinois煤的研究发现,在1mol/LNaOH介质中,黄铁矿的脱硫率随着电解电位的增加首先增加,当电解电位达到1.4V时,其脱除率达到最高(84.82%),电解电位若在增加,脱硫率反而减小;有机硫的脱除率随电解电位(在所研究范围)的增加而增加,当电解电位达到1.8V时,有机硫的脱除率最高为72.7%。Lalvani[21]对Ⅲinois煤的研究发现,在酸性条件下,煤的脱硫率随着电解电位的升高而增加,电位升高超过2.0V时,则呈下降的趋势。故不能无限增加电解电位。一般来一说,电解电位对脱硫率的影响与煤质和电解工艺有关。
4.5 电解温度和时间的影响
研究表明,提高温度有利于煤的脱硫[18,21,17],但由于电解液的沸点略高于373K,故电化学脱硫采用的温度大多低于373K,最高电解温度为373K。
电解时间与煤的脱硫率关系紧密,延长电解时间,脱硫率大大提高,但不利于煤的大规模处理[18,19,20]。
4.6电解质的影响
在煤的电化学脱硫过程中,选择适当的电解质,将提高煤的脱硫率。对于酸性介质,硫酸、盐酸及其混合物作电解质时,可提高反应速率,并得到较高的脱硫率和脱灰率。当醋酸、磷酸作介质时,则不利于脱硫[18,14,20]。但在酸性介质下有机硫的脱除率一般不高,有待进一步研究。而在碱性介质下,对有机硫的脱除率相对较高,缺点是电化学处理后煤的精煤产率比酸性条件下低且煤中钠盐含量和灰分都会增加,必须进一步用酸洗才能达到净化煤的目的。
在酸性介质中适当添加催化剂(如铁或锰离子),对煤的脱硫产生显著的催化作用。提高电解液中能对煤中硫产生氧化作用的金属离子如Fe3+、Ce4+等的浓度可促进煤的脱硫,但铁离子浓度太高会导致在煤表面产生高铁盐的吸附或沉积,反而降低了电化学脱硫率。
某些阴离子也能对电化学脱硫产生异乎寻常的催化作用。有研究表明,往电解质溶液中加入20mmol的HI可大大提高脱硫率,脱硫率高达83%[22],不过又经研究发现HI易于被电解为单质碘,升华后对环境有不利的影响[23]。Lalvani添加NaCl后,使脱硫率提高了14%,并认为这种催化作用来源于Cl-发生以下反应: 2 Cl--2e→Cl2↑
Cl2+ H2O→OCl-+Cl-+2H+
H2O+15OCl-+2FeS2→2Fe3++4SO42-+15Cl-+2H+
反应中产生的Cl-又返回到阳极被氧化成Cl2 和 OCl-,续参与煤的脱硫,从而成Cl-(电解)→Cl2(OCl-)(脱硫)→Cl-的循环。另外,Br-、Cr2O72-等也有一定的脱硫催化作用。
5、煤的电化学脱硫存在的问题
在国外,该技术还未工业化,仅处于实验室研究或中试规模。在实验室研究了煤电化学脱硫的某些影响因素,如电解温度、电位、时间、电解质和催化剂等,研究结果表明,煤可在低于373K、低电位(<3V)下最高脱除有机硫60%以上、无机硫100%、总硫70%以上。该技术之所以还未能在工业上推广实施,原因在于这些研究大多采用了隔膜电解槽,煤颗粒易堵塞隔膜,电阻大,且大多采用了面积大、造价高的铂电极,因而大规模处理煤的投资相应增大。同时电化学脱硫时间长、煤浆浓度低,相应加大了脱硫后处理技术的难度。造成这种状况的原因是煤电化学脱硫机理尚不清楚、脱硫装置还需改进、脱硫用催化剂选用不当。另外国内在实验室的有关方面的工作刚刚起步,尚未有很大的突破
[23,24]。
6、煤的电化学脱硫工艺特点及技术展望 6.1电化学脱硫特点
煤炭电化学脱硫净化工艺的显著特点是常压、常温下操作,工艺简便,操作灵活,能量效率高,在净化煤的同时可联产大量高纯氢气。煤电化学净化联产的大量高纯氢气决定了其工艺运行成本低,单纯从经济角度讲,煤的电化学脱硫净化具有相当诱人的开发应用前景。
6.2煤炭电化学脱硫的技术展望
从目前国内外煤炭电化学脱硫的技术发展状况看,该技术仍处于初始研究和试验开发阶段。究其原因,一是煤炭电化学脱硫的机理研究只是初步的,尚需深入研究;二是电化学脱硫工艺与设备的研究相对滞后,高效、经济实用技术与设备需进一步开发。
未来几年,煤炭电化学脱硫的技术发展将集中在以下四个方面:(1)进一步提高煤炭电化学脱硫脱灰效率,提高煤浆浓度并缩短电解时间。对煤中的硫,尤其是有机硫的脱除机理仍有待进一步研究,以达到有机硫的高效脱除。(2)有许多因素,如温度、电解电位、介质、添加剂、溶剂、电极材料及煤浆浓度等制约着煤的电解脱硫率。要提高煤炭电化学脱硫效率,必须搞清楚这些因素对脱硫过程的具体影响。
(3)要实现工业化,必须改进电解的工艺流程及经济可行性评价的方法。(4)开发高效、经济适用的电化学脱硫设备。
参考文献
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第二篇:脱硫建筑设计总结
脱硫建筑设计总结 脱硫综合楼的建筑和结构要求
1、皮带脱水和板垮压滤机楼层应设置防水层,并设置地漏;因为皮带脱水层冬季有大量的水雾,因此建议本层涂料采用防水涂料(三联箱和其他泵较多,冲洗水较多,应设置楼面地沟);
2、皮带脱水层水雾较大,属于室内潮湿环境,属于二a类环境;本层裂缝按照0.2mm控制,皮带脱水围堰范围内的梁应该按照0.200mm的裂缝控制;
3、污泥间应按照石膏库的地面做法(配置钢筋);
4、由于底层较高,内墙选择200mm的墙厚,墙的高厚比很容易超限,高厚比应满足规范要求;
基础设计感想
地基基础设计时,建议在投标时应添加地勘费用。在做施工图前,最好做一下地勘;基础设计时,如果超挖500mm之内,可以采用C15混凝土换填;如果超挖超过500mm以上可以采用其他方式处理。比如可以降低基础的基底标高,减少换填混凝土量,可以降低成本。事故浆液箱基础可以忽略打桩,尽量采取换填方式处理。不考虑基础的沉降,底板厚度比吸收塔降低。在表面在配筋可以防止震动和温度原因的裂缝
基础、基础梁的腐蚀性与混凝土之间的关系
看地勘时,应特别注重一点,水混凝土的影响。注意水对混凝土有中或强腐蚀性,应该注意混凝土的强度等级应提高,垫层应采取沥青混凝土,基础应做防腐;对混凝土基础的中的材料应有具体的要求,桩基础中对混凝土标号也有特殊的要求,这个不能忽略。在看地勘时,应对水对混凝土的影响应着重看一下,以免出问题;
烟道及管道水平荷载的问题
1、烟道及管道水平力主要是由风荷载、温差、内压及水平推力产生;根据支座接触面情况,可以取(0.1~0.3)不等;一般固定点支座应设置在烟道支架中间,两端设置膨胀节,这样的话可以使温度产生的力相互抵消,对支架整体来说受力为零,单梁再进行分析(水平力在梁侧)单独拿出计算;
2、如果固定支座设置在直接外,就要具体分析温度应力产生的力,对框架产生的力就可能不会抵消,造成柱子的水平力很大,此时建议工艺调整固定支座的位置。在建模型的时候,就应该根据具体的受力情况进行输入;
3、烟道支架承受水平力的地方,设置水平支撑进行抵抵抗;
4、计算此类支架时,必须先判断固定支座的位置,然后根据固定支座的位置判断受力方向;
8度区综合楼配筋过大调整(新疆项目)
条件描述:7度区(加速度0.15),三类场地,高度29米;按照抗震规范,抗震措施需要提高,查规范二级;提高一度一级;按照规范一级独立基础应设置连梁,角柱全部加密;柱子初定600x600,底层高度7.00,二层4.000,其他未4.000;计算出来柱子配筋每边56,核心区配箍超筋,红的厉害,配箍率和柱子配筋都超;分析原因是柱子弯矩较大引起;减少柱子弯矩的办法有三种:一是减少层高(Vxh)直接影响比较大;第二增大梁的刚度,让梁承担更大的弯矩;第三,增大柱子的截面;最后通过调整梁的截面和降低层高,使得柱子配筋每边控制在29左右的,核心区4.0,配筋率控制在3%,合理范围内;
关于从主梁上悬挑次梁的问题(主要用于室外钢梯平台)
1、我们在设计时经常会遇到这种情况:室外设置钢梯,在中间层处需要增加
一处混凝土平台,此时平台一般有一处可以从主梁处挑出一跨,可以从挑出梁侧每边增加1m左右的板的做法。此时切记从主梁上挑出一个次梁做楼板。因为次梁和主梁的连接时铰接,一端铰接,一端自由,不是静定结构,结构会在次梁与主梁节点处破坏;
高压配电室的建筑要求
1、高压配电室应设置固定窗,窗台高度不应低于1.8m,并设置纱窗;
2、高压配电室应设置防火门;
脱销工程改造经验与教训
1、钢结构氨篷应做成单坡,防止氨气聚集引起爆炸;
2、防止太阳直晒液氨罐,引起氨气罐子爆炸,工艺和建筑布置的应采取措施。如尽量朝阴防止暴晒(设置挡墙遮阴);
3、控制室和液氨区的安全距离应该符合防火规范要求4.2.1条;
改造工程注意事项
1、主要标高(如烟道)及定位尺寸应现场确认后施工;
2、涉及到拆除改造的时候必须提醒施工单位“保证原有结构的完整性,不得破坏原有的结构,采取必要的措施进行保护”;(长春二热在改造时,进烟道混凝土梁出现大的裂缝,严重影响正常使用,初步认定施工单位在楼板开孔用风镐,野蛮施工,导致梁开裂,最后采取在柱顶支座增加钢梁解决);
3、对于需要改造的梁在加固和施工前对定位和尺寸进行确认,如发现和图纸不符应按照实际尺寸和定位为准;
4、改造前提尽量少动或不动原有结构的梁和柱;
5、改造工程,砖烟道改造成钢烟道时尽量让支撑点作用在两侧的大梁上(两边梁支撑耐火砖和积灰载荷,设计的比较大,配筋比较大)
钢结构焊接钢柱(梁上下翼缘500mm)注意事项
<抗规》(2010)8.3.6条“ 梁与柱刚性连接时,柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝,应采用坡口全熔透焊缝。”此条属于强制性条文,必须遵守。因此在利用旧的钢支架柱子时候,必须查看翼缘和腹板是坡口全熔透焊缝。否则,钢柱子的利用价值就没有了!另外在审图的时候,也应该注意此条的规定。否则钢柱与梁的连接只能采用铰接。动力基础与建构物基础相碰的处理措施
1、把建构物基础加深,保证动力基础底部与基础顶部有600mm的距离,中间用粗砂垫层换填,这样可以减震55%~85%;
循环泵房设备设计注意事项
2012-10-03 11:42:47|分类: |举报|字号 订阅
1、循环泵设备基础往往1#及2#不是对称布置,经常是旋转180度,此时应注意详图和平面图定位是否一致;
2、注意循环泵基础的大小头及基础顶标高;
3、增加中心线轴线定位(在平面布置图中);
4、最好打印出纸板提资和图纸,一一审查和校核;
5、神木循环泵标高和定位出错,3个泵都出现问题,罕见,乃惨痛教训; 在失败中积累经验,在犯错中成长,这样才能提高自己的水平。在设计的过程中不可能不犯错,但是不能犯同样的错误,不能不成长,不能不吸取教训;
粉仓设计注意事项
2012-09-27 21:41:19|分类: 设计经验总结|举报|字号 订阅
1、地基基础设计等级为乙级,因此设置沉降观测点;
2、粉仓的柱子配筋率控制在2%;
3、粉仓支架的上部荷载输入时很容易丢掉风荷载和地震载荷产生的弯矩;因此建模型时可以把上部粉仓的模型输入进去,模型建到粉仓重心以上,确保地震和风荷载弯矩的合理传递;
4、粉仓支架(混凝土仓壁),支撑粉仓的梁应该按照转换梁考虑,支架柱按照转换柱核算;
基础拉应力的控制
2012-09-25 21:15:56|分类: |举报|字号 订阅
抗震:高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下的基础底面不宜出现拉应力;其他建筑,基础底面拉应力的范围不应该超过基础底面积的15%。在设计的时候,对一般(2层)以下的建筑可以按照出现15%的拉应力控制,对综合楼和烟道支架等较高建筑物按照不出现拉应力控制基础面积;
框架梁的配筋率控制
2012-10-25 16:51:46|分类: 设计经验总结|举报|字号 订阅
框架的梁配筋率控制,按照规范不宜超过2.5%,不应超过2.8%,强条要求。按照界限受压区高度确定:pmax=AS/bh0=a1*fc*eb/fy ,大致的出一下结果:C30,HRB400,pmax=14.3*0.518/360=2.05%;C35,HRB400,pmax=2.4%;最小配筋率0.2%,按照经验经济配筋率一般在0.8~1.5%左右;顶层的配筋见《砼规》9.3.8条,pmax=0.35*fc/fy,因此对C30,HRB400,pmax=14.3*0.35/360=1.4%;
C35,HRB400,pmax==1.6%。因此在设计适当控制梁的配筋率,让梁经济、安全
第三篇:DNA电化学生物传感器总结
DNA电化学生物传感器
DNA电化学生物传感器
在生物学方面,随着分子生物学和基因工程领域的迅速发展,人们已经开始对核酸进行更深层次的研究。但是作为核酸研究的一个重要项目——核酸检测的手段却始终落后于其理论研究,而且目前存在的问题主要是核酸检测的操作繁琐,检测速度较慢。尤其是分子杂交检测技术,现已广泛应用于生物学、医学和环境科学等有关领域,但其实验过程一直是手工操作,费时费力。而传统的放射性同位素标记法对时间要求苛刻,安全性差,难以满足各方面的需要。基于这种缺陷下,DNA生物传感器发展成为一种用于检测分子杂交的新型传感器。通过使用DNA生物传感器,使得分子杂交检测在速度有了很大的提高。而在各种DNA生物传感器中目前发展较快的则是DNA电化学生物传感器,下面对这种新型传感器进行介绍。
DNA电化学生物传感器的原理
DNA电化学生物传感器是利用单链DNA(ssDNA)作为敏感元件,通过共价键合或化学吸附固定在固体电极表面,通过电极使ssDNA与目标DNA(靶基因)呈碱基序列互补,在适当的温度、离子强度、pH、缓冲溶液等杂交条件下,探针ssDNA与溶液中的靶基因发生特异性选择杂交,形成双链杂交DNA(dsDNA),从而导致电极表面结构的变化,再通过加上的电化学标识元素,将所引起电信号(如电压、电流或电导)的变化体现出来的检测特定基因的装置。其具体工作原理见下图。
DNA电化学生物传感器的分类
根据电化学标识元素的不同,可以将DNA电化学生物传感器分为三类:
(1)具有电化学活性的杂交指示剂。该类标识元素可以与电机表面生成的dsDNA形成复合物,并生成其氧化—还原峰电位和峰电流,通过这种方法对DNA进行检测。
(2)在寡聚核苷酸上标记电化学活性的官能团。通过其与电极表面的靶基因选择性的进行杂交反应,生成用于测定的电信号,以此测定DNA。
(3)在DNA分子上标记酶作为识别元素。当标记了酶的ssDNA与电极表面的互补ssDNADNA电化学生物传感器
发生杂交反应后,由于酶具有很强的催化功能,通过测定反映生成物的变化量间接测定DNA。
DNA电化学生物传感器的制备
DNA电化学传感器一般以固体电极作基础电极,将DNA探针片段有效地与之结合,不脱落且保持活性,同时其结合量应满足灵敏度的需要。往往需要借助有效的物理或化学方法。
(1)吸附结合法
该方法是将碳糊电极放到含DNA探针分子的乙酸缓冲溶液中在一定电位下活化电极,然后在控制电位下吸附富集探针分子,最后用磷酸缓冲溶液淋洗后便可使用。其特点是简单、灵活,但稳定性不够。
(2)自组装膜法
即基于分子的自组作用,在固体表面自然形成高度有序的单分子层膜的方法。其特点是表面结构高度有序,稳定性好,有利于杂交;但对巯基化合物修饰的DNA的纯度要求较高,分离提纯操作较烦琐。
(3)共价键结合法
该法首先对电极进行活化预处理,以引入活性键合基团,然后进行表面的有机合成,通过共价键合反应把探针分子修饰到电极表面。其特点是修饰层稳定,易进行分子杂交,但由于电极表面活性位点有限,表面合成又是异相反应,因而固定的DNA量有限,响应信号小。
(4)组合法
将化学修饰剂与电极材料如石墨粉混合后制备组合修饰电极,再利用ssDNA与修饰剂的相互作用而固定。这种方法制备的电极修饰层相对稳定,易于杂交反应的发生,但其再生能力较差,使用次数有限。
(5)其他方法
如电聚合法是利用导电聚合物将ssDNA固定在电极表面的方法;化学免疫法是首先在电极表面键合抗生蛋白,然后利用抗生蛋白与生物素之间的亲和作用,使其与5′端标记有生物素的DNA结合,因而将DNA固定于电极表面。
DNA电化学生物传感器的应用
DNA电化学生物传感器由于简单、方便、快速、灵敏、无放射性污染等特点,近年来发展迅速,并且已经广泛的应用于下列医学方面当中。
(1)细菌及病毒感染类疾病诊断(2)基因诊断(3)DNA损伤研究(4)环境监测(5)药物检验
DNA电化学生物传感器的展望
DNA电化学生物传感器具有重要的理论意义和应用价值。它开辟了电化学与分子生物学交叉学科的新领域。为生命科学的研究提供了一种新技术、新方法。在临床医学和遗传工程等领域的研究具有深远的意义和应用价值。
今后DNA电化学传感器的研究工作将会集中在:(1)适于高灵敏度检测的杂交指示剂的筛选研究;(2)电极结构的优化,稳定的自组装单分子层修饰电极的研究;(3)在疾病基因诊断上的应用;(4)将一些药物作为杂交指示剂,研究其与DNA的相互作用;(5)在农业、食品如转基因食品等方面中的应用。
第四篇:电化学测量部分问题总结
1.电极过程:发生在电极/溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质等一系列变化的总和统称为电极过程。2.四个基本过程:电荷传递过程;扩散传质过程;电极界面双电层的充放电过程;电荷的电迁移过程。
3.电测基本原则:控制试验条件,使待研究的电极基本过程在电极总过程中占据主导地位,通过研究总的电极过程来研究这一基本过程。
4.电极电位产生的原因:两相接触接触时,在两相界面层中形成电位差,即,相间电位,相间电位就是电极电位。
5.区分平衡电极电位,稳定电极电位,静止电极电位和开路电极电位,哪种电极电位可用Nernst方程计算:平衡电极电位是可逆电极在外电流等于零时的电极电位,稳定电极电位是不可逆电极在外电流等于零时的电极电位,静止电极电位也叫开路电极电位,是任一电极体系在外电流等于零时的电极电位。平衡电极电位可用Nernst方程计算。
6.什么是电极的极化?过电位与极化值的区别:有电流通过时电极电位偏离静止电位的现象叫做电极的极化。过电位与极化值都是用来表征极化程度的,按照规定,过电位用于可逆体系,而且过电位总是正的,而极化值用于任何体系,等于电极电位与静止电位之差,在阴极极化时是负值,在阳极极化时是正值。
7.扩散电流密度表达式j=nFD(C0-CS)/δ中各物理量的名称:j:扩散电流密度,外电流密度,极化电流密度;n:得失电子数;F:法拉第常数;D:扩散系数;C0:本体浓度;CS界面浓度;δ:扩散层厚度。
8.巴伏公式中α、β、j0的名称分别是什么?物理意义分别是什么:α和β是传递系数,表示电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能的影响程度;j0是交换电流密度,表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度。9.为什么测量和控制电极电势的仪器要有足够高的输入阻抗:研究电极的电极电势是研究电极和参比电极构成的电池的电动势,而测量时实际测得的是路端电压,二者并不相等。要保证二者之差足够小,需要测量和控制电极电势的仪器要有远大于电池内阻的足够高的输入阻抗,这样电动势能绝大部分分配在仪器上。10.画三电极体系的电路示意图,注明各部分的名称和两回路位置。三电极体系的优点?三电极体系的主要误差来源?给出两种降低误差的办法。优点:即可使研究电极的界面上通过极化电流,又不妨碍研究电极的电极电势的控制和测量,可以同时实现对电流和电势的控制和测量。主要误差来源:极化电流在参比电极到研究电极之间的溶液上产生欧姆压降,该溶液欧姆压降被附加在测量或控制的电极电势上,成为测量或控制电极电势的主要误差。消除或降低溶液欧姆压降的措施:加入支持电解质;使用鲁金毛细管并使它尽量靠近研究电极表面。11.什么样的参比电极不易极化:交换电流密度较大,电极面积较大。
12.盐桥溶液应满足的两个条件:阴阳离子的当量电导应尽量接近;高浓度。13.以下电极表观面积相同,按真实面积从小到大排序:汞,铂黑,金属抛光未退火,金属抛光并退火,单晶。S汞<S单晶<S金属抛光并退火<S金属抛光未退火<S铂黑
14、以微型钯-氢电极为参比电极,同时,以滴汞电极为研究电极时,可以采用二电极体系吗?说明理由。
不可以。首先比较二者的表面积。然后基于两点:一,采用二电极体系时,研究电极上流过的极化电流也流过参比电极;二,电极上极化电流密度越高,电极的极化越大分析参比电极的极化程度,进而可以说明理由。
15、电化学稳态:指定的时间范围内,电化学系统的参量基本不变的状态。
16、稳态系统的特点:稳态电流全部用于电化学反应,双电层充电电流为零;扩算层厚度恒定,扩散层内反应物和产物粒子的浓度只是空间位置的函数,和时间无关。
17、三种极化的六个图(略),每种极化的特点和影响因素:电阻极化的特点是η与i成正比,且同步,影响因素主要有溶液电阻率和电极间距离;浓差极化的特点是极化大时会出现电流平台,平台电流为极限扩散电流,另外,达到稳态的时间较长,影响因素主要有扩散层厚度和扩散途径中的多孔隔膜;电化学极化较大时η与lgi成正比,即出现tafel区,影响因素较多,有温度、电极材料(催化剂)、电极真实表面积等。
18、怎样控制实验条件用稳态法研究传荷动力学:减慢传荷,加快扩散和电迁,具体可以采取的措施有加入支持电解质、参比电极使用鲁金毛细管并尽量靠近研究电极表面、增强搅拌、降低温度、减小电极真实表面积等。
19、简述采用稳态极化曲线法研究反应A的动力学的过程:三电极选择研究用铂,辅助用铂,参比用SCE,溶液除了反应物再加入KCl作为支持电解质;测定OCP,然后选择实验技术-tafel图,实验参数:开始电位OCP-0.2V,终止电位OCP+0.2V,扫描速度可以先用0.01V/s,然后逐步降低扫速,直到后来的曲线和上一条重合,即可得到稳态极化曲线,保存数据文件,扩展名为.bin。点击文件,选择转换为文本,然后选择刚才保存的文件,点击打开,即可把文件转换为扩展名为.txt的文本文件。导入到origin中即可作图。20、测定稳态极化曲线时采用强制对流技术的优点有哪些:可保证电极表面扩散层厚度均匀分布,并可认为地加以控制,使得液相扩散传质速率在较大范围内调制。
1.电化学暂态的特点:a传荷过程处于暂态时,极化电流一部分用于双电层充电,另一部分用于进行电化学反应;b扩散传质处于暂态是,电极/溶液界面附近的扩散层内反应物和产物粒子的浓度不仅是空间位置的函数,而且是时间的函数。2.图示恒电流充电时电极从一个稳态到另一个稳态的过程:P68(六个图包含浓度分布和表)
3.画出只有四个基本过程的电极体系的等效电路,注明各元件的符号、名称、对应的基本过程。法拉第阻抗包括哪几个元件?界面阻抗包括哪几个元件?暂态过程中该等效电路怎样演化:溶液电阻Ru(RΩ)对应着离子导电过程,双电层电容Cd对应着双电层充电过程,传荷电阻Rct对应着电荷传递过程,扩散阻抗Zw对应着扩散传质过程。法拉第阻抗Zf等于Rct和Zw的串联阻抗。界面阻抗等于Zf和Cd的并联阻抗。暂态过程中该等效电路的演化参见P68图对应的表格。4.电荷传递电阻的大小与电极电位有关吗?与电极面积的大小有关吗:Rct非常数,其大小与电极电位有关,电极电势在小的范围内变化时可视为常数。Rct与电极面积的大小有关,根据(5-4-6)(5-4-7)和(5-4-8)可知,Rct与交换电流或极化电流成反比,而交换电流和极化电流都与电极面积成正比,所以Rct与电极面积成反比,面积越大,Rct越小。
5.画出传荷控制下给定电流阶跃信号后的超电势响应曲线,得到该曲线的实验条件怎样?该曲线有什么用?:P81。电极体系交换电流密度小,给定信号幅度小,单向极化时间短。可以通过求解Ru(RΩ)研究离子导电过程,求解Cd研究双
电层充电过程和电极的真实活性面积,求解Rct研究电荷传递过程。
6、画出大幅度电流阶跃极化实验中的电势-时间曲线。怎样由图求过渡时间?写出桑德方程表达式并说明过渡时间的物理意义。用途?:P78。在曲线斜率最大处做切线,与时间轴的交点为过渡时间。sand方程P59。过渡时间是反应物的表面浓度降为0的时间。根据实验中测得的过渡时间,在已知n和初试浓度的情况下,可以测定扩散系数。另外,也可利用过渡时间正比于原始浓度的平方进行反应物浓度的定量分析。
7、怎样用控制电流阶跃法判断反应物的来源?:给定不同幅值的大幅度控制电流阶跃信号,记录响应的η-t曲线,处理数据得到过渡时间,进一步得到电量,电量对1/i作图。如果得到一条过原点的直线,说明反应物来源于溶液;如果得到一条平行于横轴的直线,说明反应物来源于电极表面的吸附层或成相层;如果得到不过原点的直线,说明反应物既有来源于溶液的又有来源于电极表面的。
8、画出传荷控制下小幅度电势阶跃信号的电流响应信号图,实验条件?用途?:电极体系交换电流密度小,给定信号幅度小,单向极化时间短。主要用途测定Cd。
9.控制电流阶跃法、控制电势阶跃法和小幅度三角波电势扫描法测定双电层微分电容时,对电化学反应有何要求:控制电流阶跃法和控制电势阶跃法都要求传荷电阻很大,小幅度三角波电势扫描法无要求。
10、.解释现象:电极体系可能随着扫速的增大,从可逆行为变化到准可逆行为,再变化到完全不可逆行为:扫速越快,达到一定电势所需时间就越短,暂态扩散层越薄,扩散传质能力越强,浓差极化在总极化中所占比例就越小,响应的电化学极化所占比例就越大,随着电化学极化所占比例的提高,体系从可逆行为变化到准可逆行为,再变化到完全不可逆行为。
画出体系单扫伏安曲线随扫速的变化示意图,要体现出体系可逆性的变化。(略)
11、测定CV时需要设定的参数有哪些:起始电位,高电位,低电位,起始扫描极性,扫描速度,扫描段数。
12、.循环伏安曲线上的两组重要的测量参数是:峰值电流之比(|ipa/ipc|)和峰值电势之差(|Epa-Epc|);可逆、准可逆、完全不可逆体系循环伏安曲线的特征分别是:可逆体系:峰值电流之比等于1,峰值电势之差约等于(59/n)mV,与扫速无关;准可逆体系:峰值电流之比小于1,扫速越大,比值越小,峰值电势之差大于(59/n)mV,扫速越大,差值越大;完全不可逆体系:无回扫电流峰,即,峰值电流之比为零,峰值电势之差无穷大。
13、测定EIS时,给定的正弦交流电势的幅值一般取多少?为什么这么取值?除此之外,还有哪些参数需要设定? 一般取10mV或5mV。
对一个物理系统施加一个扰动信号,会得到一个相应信号,用来描述对物理系统的扰动与物理系统的响应之间的关系的函数称为传输函数,如果所测的物理系统是电化学系统,那么传输函数就是电化学交流阻抗。扰动信号如果是正弦波信号,要保证响应信号和扰动信号同频,从而保证传输函数有意义,必须满足因果性、线性和稳定性三个基本条件。通常情况下,电化学系统的电势和电流之间是不符合线性关系的,而是由体系的动力学规律决定的非线性关系。当采用小幅度的正弦波电信号扰动时,作为扰动信号和响应信号的电势和电流之间则可看做近似呈线性关系,从而满足线性条件要求。参数还有:初始电位、高频、低频等。
14.阻抗复平面图和波特图的坐标轴的物理量,符号,单位分别是什么? 画出R,C,RC,(RC)的阻抗复平面图和波特图。
阻抗复平面图以阻抗的实部为横轴,Z’或ZRe,单位Ω;以阻抗的负虚部为纵轴,-Z’’或-ZIm,单位Ω。波特图由两条曲线组成。一条描述阻抗的模随频率的变化关系,即lg|Z|~lgf曲线,称为模图,阻抗的模单位Ω,频率单位Hz。另一条描述阻抗的相位角随频率的变化关系,即(-)φ~lgf曲线,称为相图,相位角单位°,频率单位Hz。
第五篇:脱硫结课总结
一、脱硫工艺的分类原理,电厂中常用的脱硫工艺有哪几种?
按照脱硫工艺在生产过程中的设置位置可以分为:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。燃烧前脱硫:常见的是工艺可以分为物理法和化学法。A.物理方法中常见的有物理洗选煤工艺,例如离心分离技术,可以去除硫铁矿、硅酸盐这些杂质。B.化学方法有三种,一种是化学生物方法,常见的是通过向煤中加入氧化硫杆菌来去除煤质中的部分硫分。另外一种则是煤的气化/液化技术,气化技术是用水蒸气、氧气或空气作氧化剂在高温下与煤发生化学反应生成H2、CH4等可燃混合气体的过程。液化技术是将原煤转化成能量密度更高的液体燃料的洁净煤技术。还有一种是水煤浆技术,通过向水中加入大量的水,调制成65%的煤、34%的水和1%的添加剂的浆液形式作为燃料送入锅炉。燃烧中脱硫:主要是炉内喷钙技术和炉内喷钙加尾部增湿活化技术。炉内喷钙技术主要是指向炉内加入固硫剂如CaCO3或生石灰,使其与SO2反应从而达到脱硫效果。炉内喷钙加尾部增湿活化技术是在炉内喷钙的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。
烧后脱硫又叫烟气脱硫(FGD):该种方法是当前应用最广、效率最高的脱硫技术,目前在电厂中广泛应用。根据脱硫过程中是否加水和脱硫产物的干湿态可以分为:湿法脱硫、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫优点是反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但是存在腐蚀严重、运行维护费用高、二次污染等问题。常见的湿法脱硫技术有石灰石-石膏法、双碱法、钠碱法、氧化镁法、氨法、海水法等。其中石灰石-石膏法由于其原材料获取方便、适用能力较强所以在电厂中应用比较广泛,生产经验也比较丰富。干法脱硫技术的脱硫吸收和产物处理都在干态下进行,该方法没有污染水废酸排除,设备腐蚀程度较轻,二次污染少等优点。半干法脱硫是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生,或者在湿状态下脱硫,在干状态下处理脱硫产物。
二、试述石灰石石膏法(FGD)脱硫工艺主要包括哪几个子系统?
五大子系统。浆液制备系统、烟气系统、吸收及氧化系统、副产物处理(脱水处理)、废水处理系统、公用系统(主要包括冷却水系统、仪表检测系统和仪用空压机系统)。
浆液制备系统:主要作用是实现新鲜浆液的制备。制备过程分为干磨、湿磨和直接购买新鲜的石灰石粉。现在大多数电厂采用直接购买石灰石粉的方法来获取石灰石原材料,随后将石灰石粉加入水中配置成30%浓度的石灰石新鲜浆液作为吸收剂使用。石灰石品质要满足如下要求纯度>90%且粒度要满足90%的石灰石颗粒能通过325目的筛网,铁、铜、汞等重金属要满足质量标准。
烟气系统:该系统功能是实现烟气冷却、烟气再热。烟气冷却过程是从电除尘出口到脱硫塔入口,由于电除尘出口温度一般在180度左右,而脱硫塔的设计温度一般在110度左右,所以从电除尘出口到脱硫塔过程要实现烟气的冷却,同时脱硫塔出口烟气温度一般在50度左右,为了防止烟气温度低于酸露点温度(80度左右)造成低温腐蚀,所以脱硫塔出口烟气要设置烟气升温装置。常规的技术方式是设置GGH换热器,同时能满足烟气冷却和烟气的再热功能。由于GGH设备庞大,通风阻力较大传统工艺中通常在GGH系统中引入增压风机。但是由于增压风机能耗较大在国内很多电厂中已经取消GGH,但是随之带来很多问题,如腐蚀严重、石膏雨、很难满足国家超低排放标准等。考虑到国家环保方面要求多取消旁路系统。
吸收及氧化系统:该系统是脱硫系统的心脏部分,该系统的核心设备又是脱硫塔,脱硫塔可分为上中下三部分,烟气从中下部进入,浆液从喷淋塔顶部经过四层喷淋由上而下与自下而上的烟气逆流接触,从而实现脱硫。浆液在脱硫塔底部与鼓入的空气发生氧化反应使CaSO3变成CaSO4便于结晶生成CaSO4-2H2O。
副产物处理(脱水处理):包括一级脱水装置和二级脱水装置。一级脱水装置一般是指水力旋流器,脱水效果能达到50%,剩余20%的水分可以通过真空脱水机拖出,最后使石膏含水率低于10%达到质量合格标准。废水处理系统:主要目的是对脱硫废水进行加工以满足国家二级水的排放标准。先经过三个反应槽进行沉淀,在进行降浊度处理,最后将固体沉淀物通过过滤排除。基本原理:溶解+中和+氧化+结晶
三、增压风机耗电率高的原因分析?
增压风机能耗占常用电量的1/3—1/2。
能耗高的原因:
(1)风机选型参数不合理,裕量过大。由于机组新建时考虑到后期扩建而选用大参数的风机,造成运行能耗增加;必须首先对风机进行改造,然后再选配变速调节设备。
(2)风机选型不当。综合造价成本、运行维护成本、稳定性、分级效率等多项指标可知静叶可调轴流式风机类型最佳。离心风机效率高,缺点是负荷调节能力差,容易受飞灰影响,稳定性差。
(3)风机进出口布置较差;
(4)机组负荷率低;长期低负荷运行。
(5)运行操作不合理。冷却器油位、冷却水量不够引起的风机喘震等运行因素。4增压风机选型的综合经济技术指标的依据?(10分)答:我国电厂选择风机从以下方面考虑:
1)从运行经济性分析,虽然动调的运行效率略高于静调,但考虑维护、检修费用、一次性投资,静调的经济性要略强于动调;
2)从安全可靠性、安装维护方面,静调为优。
3)从可靠性方面动调和静调轴流风机的可靠性指标均为99%,但由于动、静调各自的结构特点,在高温含尘烟气的工作条件下,动调叶片磨损的潜在风险较静调高。综合指标:在烟气系统中,静叶可调轴流风机优于动叶可调轴流风机。5目前新建电厂大多取消GGH,相应可考虑采取的措施有哪些?
答:GGH换热器设计意图是合理的,由于存在着以上问题,在设计中应该取消,但是取消并不是简单的免设,发扬其优点克服其缺陷才是真正的目的,在多年试验的基础上总结出了一套具有自主知识产权的国有技术,此技术包括以下几个方面,1)吸收塔入口烟道喷湿降温技术。优点:工艺简单,直接喷水,烟气能快速降温。缺点:腐蚀严重。进气喷淋冷却系统能最大限度的保证进吸收塔的烟气温度
2)吸收塔内旋汇耦合技术。该技术是个专利技术,能最大限度的使高温烟气产生强烈的对流传热,能使离开电除尘的烟气温度快速降低到110度,满足进入脱硫塔的要求温度,达到最佳的传热效果。可以替代旋回耦合技术的另一个另一个工艺就是采用双液柱塔,增加烟气的冷却时间,达到冷却效果。此外还有一种就是双塔循环技术,前一个塔主要起降温作用。3)无死区液相喷淋吸收技术,使液体喷淋无死区,避免了干区高温气体对防腐层的损伤。烟气洗涤净化、除雾技术。若有停车机会,我们会对烟道进行防腐处理,保证烟囱万无一失。经过脱硫后,由于烟气中所含二氧化硫已经被脱除掉95%以上,再经过喷水洗涤后,烟气只含有较少的二氧化硫和水分,并且温度50度左右较低,(比有GGH换热器的温度低30度左右)有资料表明,在通常的硫酸蒸汽浓度范围(10*10-6~50*10-6),最大的酸沉积速度发生在露点以下15-26度,受热面低温腐蚀的实测结果表明,金属最大腐蚀速度发生在露点以下15-30度,还有资料表明,露点以下15-40度腐蚀性最大。
4)烟气洗涤净化、除雾技术。对脱硫塔进行二段式分布,在脱硫塔顶部垂直安装除雾器,通过增加除雾器层数减少烟气中水蒸气含量从而减缓由于取消GGH而带来的烟囱出口冒白烟现象。
5)冷烟道及烟囱底部防腐技术。在底部增设防腐层,如玻璃衬胶、高分子的耐腐蚀材质等从而减缓一些酸液对设备的腐蚀。
由于传统GGH占地大,设备能耗大,很多现场取消该设备,但是最近MGGH(热管式GGH,以工艺水作为热媒)对传统GGH进行改造后,以其良好的性能再次受到业界关注。分经济型MGGH、节能型MGGH和环保型MGGH,经济型GGH可以将被加热的水用于供热。环保型GGH可以抬高烟囱排烟高度,提高环保效果。节能型可以用于加热锅炉二次风从而提高机组热效率。
6.简述脱硫效率低原因分析及对应措施?(10分)答:1)FGD系统的设计是关键
目前国内煤炭品质不一,供需矛盾突出,造成很多电厂燃烧煤种严重超出设计值,脱硫系统无法长期稳定运行,同时对脱硫系统造成严重的危害。目前大多采取掺混燃烧。
2)解决好电除尘工作效率
控制好锅炉的燃烧和电除尘器的运行,使进入FGD系统的烟气参数在设计范围内。必须从脱硫的源头着手,方能解决问题。
3)选择高品位、活性好的石灰石作为吸收剂
4)保证FGD工艺水水质
5)合理使用添加剂
6)调整好FGD各系统的运行控制参数。特别是PH值、浆液浓度、CL/Mg离子等
7)做好FGD系统的运行维护、检修、管理等工作
7..试对脱硫吸收塔“中毒”现象进行原因分析?(20分)
答:所谓吸收塔“中毒”,其实是吸收塔反应闭塞,具体现象有: ①吸收塔PH值无法控制,处于缓慢下降趋势。通过加大供浆,没有明显效果。而加大增压风机开度,PH下降非常迅速; ②脱硫效率明显下降,低于80%;
③石膏品质变差,石膏呈泥状,根本无法进行脱水。原因分析:
(1)石灰石被包裹
亚硫酸钙超标,包裹在石灰石表面,抑制其溶解;
烟气中灰尘含量超标或者燃油油污过多,飞灰中的铝、氟等元素形成氟化铝络合物包裹在石灰石和亚硫酸盐晶体表面形成反应闭塞,燃油中的油烟、碳核、沥青质、多环芳烃等也会造成同样后果。
由于缺少晶种,新生成的石膏颗粒也会包裹石灰石表面,造成闭塞。(2)共离子效应
浆液中Cl-含量过高,产生共离子效应,抑制石灰石与硫酸的 化学反应;
Mg含量高的镁石灰石因共离子效应而抑制石灰石的溶解和离子的氧化,造成中毒。(3)其它
吸收塔浆液浓度过高,抑制SO2吸收和氧化过程,脱硫率会出现持续下降的现象。
8.试比较湿式氨法脱硫与石灰石石膏法脱硫的优缺点?(20分)答:氨法脱硫特点—— 1)脱硫塔不易结垢
2)氨法对煤中硫含量适应性广 3)无二次污染
4)系统简单、设备体积小、能耗低 5)氨法具有丰富的原料 6)SO2的可资源化 氨法脱硫的缺点—— 1)原料氨易挥发,造成氨逃逸 2)亚硫酸铵氧化较困难 3)副产品硫铵结晶能耗较大
4)吸收过程中气溶胶问题较难解决。
综上所述,氨法脱硫就吸收SO2而言,氨是一种比任何钙基吸收剂都理想的脱硫吸收剂,虽然氨的价格相对于石灰石等吸收剂来说是比较高的,但氨法脱硫的副产品有着良好的销售前景,通常情况下可以抵消氨的价格,甚至可以部分或全部抵消整个装置的运行成本。